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Sétra Service d'études

sur les transports,

les routes et leurs

aménagements

Ouvrages d'art

n° 60 - mars 2009

Ouvrages d'artN°60 mars2009

Réhabilitation de l’appontement de Crozet par chemisage Pehd

Terres Australes et Antarctiques Françaises (Taaf)

HervéBarreda,LaurentBesnard,PhilippeDelorme,HenriGouge P.2

Câbles et suspensions des pontsPatrickLosset

P.15

Les ponts neufs dans des sites naturels et culturels protégés

ÉmilieLuangkhot

P.32

Soutien à l’innovation routièreAppel à projets d’innovation pour l’année 2009

P.37

Mise en service du prototype Chamoa

P.38

Stages P.39

Les dernières publications Ouvrages d'art P.40

SOMMAIREBulletin du Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art

Directeur de la publication : Philippe Redoulez. Comité de rédaction : Thierry Kretz, Emmanuel Bouchon, Angel-Luis Millan, Gilles Lacoste(Sétra),

Pierre Paillusseau (Cete du Sud-Ouest), Jean-Christophe Carles (Cete Méditerranée), Bruno Godart(Lcpc), Benoit Portier (Dre Paca/Smo), Jean-Loup

Castellan (Dirco/Spt/Boa). Rédacteur en chef : Nicole Cohen (Sétra) - tél : 01 46 11 31 97. Conception graphique et réalisation : Eric Rillardon (Sétra) -

tél : 0146113342. Impression :Caractère. 2, rueMonge -BP224-15002AurillacCedex - ISSN : 1266-166X - ISBN : 978-2-11-094660-7©Sétra - 2009

2 Ouvrages d'artN°60 mars2009

Réhabilitation de l’appontement de Crozet par chemisage PehdTerres Australes et Antarctiques Françaises (Taaf)

HervéBarreda,LaurentBesnard,PhilippeDelorme,HenriGougeINCI

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Description et historique de l’ouvrage

1974. Construit sur l’emplacement d’un ancienappontement entièrement en bois, l’appontementactuelmesure22,10mdelongsur6,00mdelarge.Sontablier,enbétonarmé(Ba)de0,45md’épaisseur,estéquipéde4évents sécurisésdestinésàéviter lessurpressionsaudéferlementdelahoule.Ilestsupportépar18pieux-tubesmétalliques(pasd’indicationsurlebétonnage, leferraillageet l’encastrementdansletablier).Files1à5soit10pieux(2pieuxparfiles)deφ406mmet9,52mmd’épaisseurinitiale.Files6et7,soit8pieux (4pieuxparfiles)deφ 300mm, épaisseurinitialeinconnue.UnedalledetransitionenBatermineletablier.1988. 12 pieux (files 4, 5, 6 et 7) sont chemisésde ½ coquilles métalliques boulonnées de 12 mmd’épaisseurinitiale.2002(août).1reexpertisedel’appontementréaliséeparlaDdedeLaRéunion-ServicedesPortsetdesBasesAériennes. L’expertise qualitative des pieux indiquedesdésordresnotables.

L’article expose les actions de surveillance et de maintenance réalisées sur l’appontement de Crozet, soit :• l’expertise dans un environnement hostile et isolé (3 000 km de La Réunion et uniquement accessible par voie maritime) ; • et la réhabilitation par chemisage anticorrosion Pehd (polyéthylène haute densité) des nouveaux pieux-tubes métalliques.La méthode de protection anticorrosion utilisée est applicable aux ouvrages dont les pieux sont fondés, en zone de déferlement de la houle, par fond meuble (plage de sable et/ou de graviers). Il s’agit d’une méthode préventive ou curative innovante et originale : simple au niveau de la mise en œuvre, efficace au niveau anticorrosion, peu onéreuse et n’ayant que très peu d’impact sur l’environnement.

Photo 1 : ancien wharf entièrement en bois – Source : Taaf

2004 (août). 2e expertise, effectuée par le Cetmef.L’expertisequantitativerévèlequetouslespieuxsonttrèscorrodés.Cesatteintessontdenatureàcompromettrela stabilité de l’ouvrage. Le Cetmef préconise unesolutionderéhabilitationanticorrosive.2005/2006 (été austral). Réalisation des travauxpar l’entrepriseSgtps (SociétéGénéraledeTravauxPublics et Spéciaux) de La Réunion, titulaire dumarché,notifiéparl’administrationdesTaaf.


Réhabilitation de l’appontement de Crozet par chemisage Pehd - Terres Australes et Antarctiques Françaises (Taaf )

L’expertise

Récapitulatifdesopérationsmenéesinsitu:inspection visuelle de l’ouvrage et relevé des

désordres;mesuresparultrasonsdesépaisseursrésiduellesdes

pieux;bathymétrie et lançages, profil de la plage sous le

tablier,compositiondufond;prélèvements de sol pour analyse des matériaux

(granulométrie,etc.)etd’eau(résistivité);mesuresdespotentielsélectrochimiquesdespieux.

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Inspection visuelle de l’ouvrage

Après30annéesdeservice(1974à2004) letablierabienrésistéauxactionsdelahoule.Lasousfaceneprésentequepeud’oxydesdeferrouge,toutauplusquelquesépaufruressontvisiblessurlesfaceslatérales(chocsdemanutention).

À l’inverse les pieux-tubes sont très affectés par lacorrosion.Horsd’eauilsprésententunfoisonnementgénéralisé. Au niveau de la zone de déferlement lemétalapparaîtblancbrillant.Lesdeuxpieuxdelafile5sontcomplètementdétruits,auniveaudusol,sur0,40mdehauteur.

Figure 1 : élévation de l’appontement avant réhabilitation – Source : Taaf

Photo 2 : appontement avant réhabilitation – Source : Cetmef

Photo 3 : corrosion / abrasion : aspect blanc brillant du métalSource : Cetmef

Photo 4 : vu du pieu 5 Nord, complètement détruit sur 0,40 mSource : Cetmef

Les pieux soumis aux courants marins, au vent, ausable en suspension et surtout au déferlement dela houle, sont l’objet de deux actions juxtaposés :corrosionetabrasion[1,2]:

uneactionélectrochimiqueaffectanttoutelasurfacedel’acier(micro-pilesdecorrosion);

etuneactiond’abrasionaudéferlementparlesableen suspension. Cette action a une influence trèsimportantesurlavitessedecorrosionparl’enlèvementcontinueldesproduitsdecorrosion.

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0,40 m de hauteur


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Levés bathymétriques et lançages

Lesbathymétries,situéesdansl’axedel’appontementetdepartetd’autre(voirtableau1etfigure2ci-après),ontétélevéesavecunsondeuràultrasons.Leshauteursd’eausontramenéesauzérohydrographique(±0,00Hydro),le+2,00métantsituésurletablier.

Unlançagedansunsolsousmarinparinjectiond’eausous pression a pour but de relever : la nature dumatériau traversé, son épaisseur et la côtedu refus.

Ilesteffectuéavecdestubesmétalliquesemboîtablesàvis,un tuyausouple résistantà lapressionetunemoto-pompedefortdébit.

Lelançageleplusprofondsesitueaupointd’origineduprofilSud,ilestde1,00m.Lesautreslançagesontentre0,40à0,60mdeprofondeur.Globalementonobserveuneprédominancedesablenoircrud’originebasaltiquesanssédiment,nivaseetlerefusn’estpasfranc.

Distance (ml) Hauteur d’eau (m) Profondeur du lançage (m) Nature du matériau reconnu

0,00(Abouttablier) 0,70 0,40 Sablenoir0,20puisgraviers

1,00 0,80 0,40 Sablenoir0,20puisgraviers2,50 0,90 0,60 Graviers5,00 1,60 0,50 Graviers

10,00 2,00 0,30 Sablenoir0,20puisgraviers15,00 2,40 0,40 Sablenoir0,20puisgraviers20,00 2,70 0,40 Galets25,00 3,30 0,00 Grosblocsdeφ0,50à1,00m30,00 2,90 0,40 Sablenoir0,40puisbancrocheux35,00 3,00 0,70 Sablenoir40,00 3,40 0,60 Sablenoir

Tableau 1 : profil dans l’axe de l’apppontement - Relevés bathymériques et lançages

Figure 2 : vue en plan des alignements – Source : Cetmef

Photo 5 : utilisation de la lance à eau sous pression – Source : Cetmef Photo 6 : limite de la moto-pompe : 7 bars – Source : Cetmef



Hauteurs des pieux

Lahauteurlibredepieuxestmesuréedepuislasous-facedutablierjusqu’aufondrésistant.Cettevaleur,notée«h»,estdestinéeàsuivrel’évolutionduprofildelaplagesousletablier.

H (m) h (m) h (m) h (m) h (m)

1974 1974 2000 2002 2004

N°delaFile

Hauteurtotaledespieux

Hauteurtablier/sol

Hauteurtablier/sol

NordHauteur

tablier/sol

SudHauteur

tablier/sol

NordHauteur

tablier/sol

SudHauteur

tablier/sol1 4,25 0,90 1,00 0,30 0,45 0,23 0,232 4,25 1,05 0,45 0,62 0,68 0,603 4,25 1,20 0,93 0,99 0,92 1,404 4,25 1,35 1,35 1,28 1,43 1425 4,75 1,50 1,72 1,906 4,75 1,60 2,25 2,207 5,05 1,75 2,80 2,58 2,60

Tableau 2 : relevé des hauteurs de pieux

Le tableau2montreque leprofilàune tendanceàl’engraissementenhautdeplageetàunéquilibreenbas,ducôtémer.Pasdesurcreusementsignificatifmisenévidencelejourdel’intervention.

Reconnaissance du fond

Lefond,légèrementenpented’environ(7à20%),est essentiellement constitué de sable noir. À25,00mlonrelèveunezonedeblocsd’enrochementsdeφ0,50màφ1,00m.À27,00m,posésurlesable,

Tableau 3 : profil dans l’axe de l’appontement - Reconnaissance du fond

Distance (ml) Hauteur d’eau (m) Nature du fond Géomorphologie du fond

0,00(aboutdutablier) 0,70 Sablenoiretgraviers Légèrepente~20%

4,00 1,50 Graviers Légèrepente~20%

14,00 2,00 Sablenoiretgraviers Pentedouce~12%

25,00 3,30 Blocsdeφ0,50à1,00m Pentedouce~10%

27,00 3,50 Vued’uncâblesuivantl’axe-Sable Pentedouce~8%

30,00 3,60 Sablenoiretbancrocheux Pentedouce~7%

50,00 3,80 Sablenoir(jusqu’à80,00mlfonddesable) Pentedouce~7%

uncâblespécialiséduCea(Commissariatàl’ÉnergieAtomique) est visible. A 30,00 ml, on observe unaffleurement rocheux légèrement recouvert de sablenoir(figure3ettableau3).

Figure 3 : reconnaissance du fond – Source : Cetmef


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Épaisseurs résiduelles

Lesmesuresd’épaisseursdemétalrésidueldespieuxsont réalisées avec un mesureur à ultrasons (US)immergeable«Cygnus1UnderWater».Lemesureurest calibré à l’aided’une cale étalonnormalisée.Larésolutiondelasondede5MHzdefréquenceestde±0,1mmetlaplagedemesureestde1à50mm.Lafaiblehauteurvisibledespieuxainsiquelagênerésultantdudéferlementdelahoulen’ontpermisdeprendrequepeudemesuresd’épaisseursrésiduelles.Cependantetmalgré l’échantillonnage restreint, lesvaleurs consignées peuvent être considérées commereprésentativesdelasituationetdel’étatdespieux.

Rappeldescaractéristiquesdespieux:pieuxdesfiles1à5;φ406mm,épaisseurinitiale

9,52mm(1974);pieuxdesfiles6et7;φ300mm,épaisseurinitiale

inconnue(1974);pieux des files 4 à 7 ; chemisées de ½ coquilles,

épaisseurinitiale12mm(1988).

Vitessedecorrosionenmm/an(pertedemétal/duréedeservice=Vcorr,soit7,05mm/30ans=0,235):LesVcorr,issuesducalcul,varientde0,20mm/anpourlespieuxdesfiles1à4etde0,50mm/anpour leschemisages.Elles sontde2à5 fois supérieuresà laVcorrmoyenneobservéeenMéditerranée0,12mm/an,considéréecommeétantunemeragressive(source:ROSA2000(1)).

Sur18pieux,3neparticipentplusaufonctionnementdelastructure.Précisonsquelesconditionsdehoulesévèren’ontpaspermisdevérifiersid’autrespieuxdesfiles6et7sontdégradésauniveaudelafiche.Lespieux,affectésparuneVcorrimportante,ontperdude75à100%d’épaisseurinitiale.Pourmémoire:pasd’indicationprécisesurlebétonnageetleferraillagedespieux.

(1) Recommandations pour le calculs aux états limites des Ouvrages en Site Aquatique du Cetmef

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Photo 7 : réalisation de mesure d’épaisseurs résiduelles – Source : Cetmef

Figure 4 : perte d’épaisseur – Source : Cetmef

Photo 8 : manutention d’un container – Source : Taaf

Photo 9 : vu de la sous-face du tablier – Source : Cetmef

6 5 4 3

File 5 détruite sur

0,40 mCôtéNord

del’appontement

Perted’épaisseuren%:Récapitulatifdespertesd’épaisseursdes18pieux(voirlecodecouleurdelafigure4):

les8pieuxdesfiles1à4ontperduenviron75%del’épaisseurinitiale;les2pieuxdelafile5ontperdu100%(ces2pieuxsontdétruitssurenviron0,40mdehauteur);les½coquillesdes7pieuxdesfiles6et7ontperdu80%del’épaisseurinitiale;

etlepieudelafile6placécôtéNordaperdu100%del’épaisseurinitialdemétal(béton de remplissage très érodé palpable au niveau du fond).



Prélèvements de sol

Dans le cadre d’un projet d’extension de l’ouvragedeux prélèvements ont été réalisés, sur la plage desable,audroitdelafile4.UnauNordetunauSudà15,00mduborddu tablier. Ils ont été identifiéset calés verticalement à bord du navire ravitailleur,puis placés dans un local climatisé dédié pour uneconservationoptimaleavantexploitation.

Les essais effectués sur les prélèvements par lelaboratoireCerm(Centred’EtudesdeRechercheetd’EssaisdesMatériaux)deLaRéunion,ontrévélé:

analysegranulométrique.Grave sableused’originebasaltique 0/20 dépourvues de fines (< 80 µm). Ils’agitd’unsoldeclasseB1;

essaisgéotechniques(solremaniédenaturesableusenepermettantpasderéaliserlesessaisdecisaillementet œdométriques). On considère que c (cohésion)égale à 0 kPa, queϕ (angle de frottement interne)estcomprisentre25°et30°etquelesolsableuxestincompressible.

Prélèvement d’eau de mer

Prélèvementseffectuésà-1,00msousl’eaudansdesbouteilles étanches et stériles. Les échantillons ontégalementétéconservésdanslelocalclimatisédédiédubord.

Le traitement des échantillons (avant 24 heures)suivant la norme NF EN ISO 5667-3 n’a pu êtrerespecté compte tenu de l’éloignement. Ils ont étéanalysés,environ1moisaprès,auLdehm(LaboratoireDépartemental d’Epidemiologie et d’Hygiéne duMilieu)deLaRéunion.

Larésistivitémoyennemesuréeestégaleà0,19Ω.m.Ils’agitd’uneeaudemernormale.

Potentiels électrochimiques

Seulslespieuxconstammentimmergésontétévérifiés,levoltmètreimmergeable«BatycorrometerRoxby»nefonctionnantquesousl’eau.

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Lespotentielsconfirmentque lespieuxne sontpasperturbéspardescourantsvagabondsoud’anomaliesélectrochimiques. Ils sont conformes au potentield’abandondel’aciereneaudemer,quiestcomprisentre-550à-690mVAg/AgCl/eaudemer.PrécisonsquelesmesuresdepotentielsélectrochimiquesàlamersonttoujoursréaliséesavecuneélectrodederéférenceutilisantlecoupleAg/AgCl(argent/chlorured’argent),quivautsensiblementà25°+0,252Vparrapportauzérodel’échelleélectrochimique(électrodenormaleàhydrogène).

Conclusion et préconisation de réhabilitation

Touslespieuxsonttrèsaffectésparlacorrosion(de75à100%deperted’épaisseur).Lesdésordresaffectantlesfiles5,6et7 sontdenatureà compromettre lastabilitédel’ouvrage.Lestrèsfaiblesépaisseursdemétalrésiduelmesuréesnepeuventêtreprisesencomptedanslescalculsdeportanceetderésistancedespieux.Ilnefaudrapluschargerl’aboutdetablier,depuislafile5,tantquel’ouvragen’aurapasétéréhabilité.

Il conviendra de réhabiliter l’appontement par leremplacementdetouslespieux.Ils seront chemisés avec du Pehd[3,4,5,6,7]pourlespréserverdelacorrosion/abrasion.Précisons qu’en configuration de déferlement, uneprotection cathodique par anodes sacrificielles esttrès difficile à mettre en œuvre pour une efficacitéincertaine[8].

Remarques concernant les caractérist iques du PehdInconvénients• risque de fluage dans le temps sous l’effet d’unecontraintemêmeàtempératureambiante;• matériau dont les propriétés mécaniques sedégradentlégèrementdansletemps.

Avantages• bonne résistance aux contraintes chimiques,photochimiques(ultraviolets-Uv-)etthermiques,enparticuliersionlecompareaupolychloruredevinyle(Pvc)utiliséenchemisagedepieux-tubes(Exemple : appontement de l’Anse Mitant - Martinique);•inertiechimiquedansl’environnementcontrairementau Pvc qui, bien qu’en faible quantité, met ensolutiondesparticulesdeplastifiantstoxiquespourlemilieu;• faible adhérencedes salissuresmarines,d’oùunediminutiondupoids sur la structureainsiquedescontraintesgénéréesparlahouleaudéferlement.

N° de la file Potentiels électrochimiques (-mVAg/AgCl/eaudemer)

5 Nord-631,Sud-636

6 Nord-642,-620,etSud-620,-622

7 Nord-646,-649etSud-642,-646

Tableau 4 : relevés des potentiels électrochimiques


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NS La réhabilitation

L’intérêt technique tient dans l’originalité de laméthodederéhabilitationdespieuxdégradés:foragedutablierauφdesnouveauxpieux,battage,découpagedutablierenBa,recépage,chemisageanticorrosionenPehd,injectiond’unmortierdecalagedansl’espaceannulaire, bétonnage du pieu et du chevêtre puisenlèvementdesancienspieux.

LesTaaf (maître d’ouvrage) ont réalisé en régie lamaîtrised’œuvredetravauxetontconfiélamaîtrised’œuvre de conception (Aps, Dce et marché) aubureaud’étudeSogreahdeLaRéunion.Les travaux réalisés par l’entreprise Sgtps, titulairedumarché,(annexe2)ontduréenviron4mois-dedécembre 2005 à mars 2006 en été austral - (noncomprislapréparationàLaRéunion:essais,matériel,matériaux,etc.).

Les contraintesclimatique:environnementhostile(eaufroide2à

3°C,ventviolentetfroid,pluieetneige);éloignement : le site est à 3000 km de La

Réunion;LenavireravitailleurdesTaafle«MarionDufresne»effectueunerotationaustralesurenviron

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unmois,d’oùlanécessitédetoutprévoiretdetoutacheminer(4rotations/anduravitailleur);

temps :réalisationdestravauxdansl’intervallededeuxrotations,soit4mois;

sécurité:déchargementdumatériel,desmatériaux(containers,bagspacks,etc.)etduravitaillementenfonctiondelaportancedel’appontement;

intempérie : 50% d’arrêt de travaux dus auxconditionsmétéodifficiles;

physique et psychologique : sélection drastiquedupersonnelpourprévenirlesrisquesdedéfaillancede santé et d’adaptation à la vie en collectivité enconditiond’isolement(~25agents);

environnementale très forte : respect du site, desvégétaux,desanimaux(manchots,éléphantsdemer,otaries,albatros,pétrels...)ettraitementsdesgravatsetdéchets(enlèvementetrapatriement).

Contrôle du béton

Desessaisdeconvenancedebétonont,préalablement,été réalisés en octobre 2005 à la Plaine des Cafresde La Réunion considérée comme étant le lieu serapprochantleplusdesconditionsmétéodeCrozet.Ces essais portant sur trois formulations, ontnotammentpermisdeconfirmer: lamiseenœuvreetlarésistanceencompressiondubéton(>35MPaà28jours).

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Photo 10 : carottage du tablier – Source : Taaf Photo 12 : vue générale du chantier de battage – Source : TaafPhoto 11 : battage d’un nouveau pieu – Source : Taaf

Photo 15 : forage des scellements horizontaux – Source : TaafPhoto 14 : curage d’un pieu – Source : TaafPhoto 13 : découpage du tablier – Source : Taaf

Ouvrages d'artN°60 mars2009 9


Un étalonnage de résistance en compression a étéréaliséentreunepressedelaboratoireetunsclérométrequipermetd’estimersurchantierl’homogénéitéetlarésistanced’unbéton.

Pendant la phase bétonnage à Crozet : confectiond’éprouvettes (φ 16 x 32 cm), transport jusqu’à LaRéunionpuisécrasementsenlaboratoire.Lesvaleursontrévélédesrésistancesencompressionplusélevéesque lesvaleursattenduessoit>35MPaà28 jours,ce qui va dans le sens de la sécurité et répond auxexigencesdufascicule65A«Exécutiondesouvragesdegéniecivilenbéton».

Mode opératoire de mise en œuvre

Pourremédierauxdésordresobservésensousfacedutablier(armaturesaffleurantesettâchesd’oxydes)etauxquelques éclatementsd’arêtesdebétonen rive,l’entreprisearéalisé:

lepiquageetlenettoyagedeszonesaltérées(acierscorrodésetépaufrures);

lapassivationdes aciers apparents (SikaMonotop610AC);

le ragréagepuis le surfaçagedes zones concernéesavecunmortierderésineépoxydique(SikaMonotop630SR).

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Photo 18 : scellements des aciers du chevêtre – Source : TaafPhoto 17 : bétonnage de l’espace annulaire – Source : TaafPhoto 16 : virole Pehd φ 630 épais 30 mm – Source : Taaf

Photo 21 : pieu et chevêtre bétonné – Source : TaafPhoto 20 : bétonnage du pieu et du chevêtre – Source : Taaf

Pour les fondations, tous lespieuxatteints, soit18,ont été remplacés à l’avancement par 13 nouveauxpieux-tubescommesuit:

carottagedutablierauφ410audroitd’unnouveaupieu (photo10).Cettedisposition sertdeguidedebattage;

battage de nouveaux pieux φ 406 épais 12,7 mm(photos11et12);

découpage du tablier (1,30 x 1,00) au niveau dechaquenouveaupieu(photo13);

r e c é p a g e e t c u r a g e d e s n o u ve a u x p i e u x(photo14);

forage des scellements horizontaux des aciers deschevêtresdansletablier(photo15);

mise en place du Pehd et battage d’environ 50 à70cmdanslesable(photo16);

ferraillagedesnouveauxpieux;remplissage de l’espace annulaire pieu/Pehd

avecunmortierde calage à retrait compenséhauteperformance,épaisseur82mm.Laprotectioncontrelacorrosion/abrasiondespieuxestassuréeparPehd(φ630mm,épaisseur30mm)(photo17);

scellementsdesaciersHAduchevêtreidentiquesàl’existantdansletablier(photo18);

miseenplaceducoffragepuisbétonnagedunouveaupieuetduchevêtre(photos19à21);

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Photo 19 : positionnement du coffrage – Source : Taaf


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suppressiondes½coquilles,découpageetenlèvementdesancienspieux(photos22à24).

Équipementsenplace:4bollardsde5t;2échellesenaciergalvanisé,côténord;3défensesd’accostage(type«Arche»de1,00mde

hauteur)visiblesauniveaudes3files5,6et7.

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Photo 22 : suppression des ½ coquilles – Source : Taaf Photo 24 : découpage des anciens pieux – Source : TaafPhoto 23 : découpage des anciens pieux – Source : Taaf

Figure 5 : implantation des 18 anciens pieux en rouge et des 13 nouveaux en vert – Source : Cetmef

L’ouvrageainsiréhabilitépermetàlagruePpmA300de 23,80 t de déplier totalement ses extensionsstabilisatrices pour manipuler en sécurité le fretmaritime.

Le montan t de l a r éhab i l i t a t i on s’ é l è ve à494000€HT.



Retour d’expérience

Août 2007 : après environ un an de service (mars2006àaoût2007)lePhedneprésentenialtération,nidommagevisibleauniveaulazonededéferlement.Les réparations effectuées sur le tablier sont en trèsbon état général (pas de coulure d’oxydes, ni dedécollementdebéton).

Le district de Crozet exercera, annuellement, unesurveillancedestinéeàvérifierl’efficacitéanticorrosiveetl’usureéventuelleduPhed.Enconséquencecetteméthodeassureralapérennitédel’ouvrage.

Conclusion et perspectives

Laméthodedeprotectiondespieux-tubesmétalliquesutilisant le Phed est innovante, originale, simpleauniveaude lamiseenœuvreetefficaceauniveauanticorrosion.Ellepeutêtreutiliséeindifféremment:soit préventivement sur un ouvrage neuf, soitcurativementsurunouvrageenservice.Elleprésenteaussil’intérêtd’êtrepeuonéreuse,peuconsommatriceen matériau et en matériel et enfin elle a très peud’impactsurl’environnement.

Ànoterquel’appontementdeSaintPaulàLaRéunionencoursderéalisation,d’unelongueurde110m,utiliseauniveaudel’enracinementsurlaplagecettemêmetechniquedeprotectiondespieux-tubesetlesystèmeduplex (chemisage Pehd + protection cathodique)[4,5]pourlesautrespieux-tubesenpleineeau

Photo 25 : appontement à la fin des travaux - Mars 2006Source : Taaf

Photo 26 : appontement après environ 1 an de service - Août 2007Source : Taaf

Références bibliographiques

[1]A.Hache(1977);«Lacorrosiondesmétaux».PressesUniversitairesdeFranceàVendôme.

[2]J.J.Lamoureux(1994);«Précisdecorrosion».Éditions Beauchemin, Laval - Province du Québec-Canada.

[3] F. Lemaire (1988) ; «La protection contre lacorrosion des structures métalliques immergées»,ServiceTechniqueCentraldesPortsMaritimesetVoiesNavigables.NoticeStc-Qgn°88-2Compiègne.

[4] H. Barreda, C. Hubert, C. Fardella (2002);«Systèmes de protection anticorrosion duplexde structures métalliques à la mer». 2e colloqueinternationald’AixenPcesurlaprotectioncathodiqueetrevêtementsassociés(juin)CefracorParis.

[5]LabelIvorn°02.4(2002);«Procédéanticorrosionduplex par chemisage et protection cathodique depieux-tubes métalliques». Drast/Mission GénieCivil/Comité Innovation Validées sur Ouvrages deRéférence-Paris.

[6] H. Barreda, R. Gallina (2004) ; «protectionanticorrosion par système duplex». VIIIes JournéesNationalesGénieCôtier-GénieCivil.Compiègne.

[7] E. Aragon, H. Barreda, M. Eyraud, L. Pellon,F.Vacandio,N.Verrier(2006);«Élaborationd’uneméthoded’évaluationdesperformancesderevêtementsépoxydiquesapplicablesenimmersion».3ecolloqueinternationald’AixenPcesurlaprotectioncathodiqueetrevêtementsassociés.CefracorParis(2).

[8] H. Barreda, A. Lazzeri (1995) ; «Protectioncathodique des palplanches en eau de mer :dimensionnementdesanodessacrificielles».BulletindeLiaisondesPonts&Chaussées (janvier)n°195,LcpcParis.

(2) Centre Français de l’Anticorrosion - Maison de la Chimie 28 rue Saint Dominique 75007 Paris - http://www.cefracor.org


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NS Annexe

Cartes et photos

Nord

Photo 28 : l’archipel de Crozet – Source : Taaf Photo 29 : l’île de la Possession – Source : Taaf

Port Alfred Faure

Photo 27 : plan de situation de Crozet – Source : Taaf

Photo 30 : port Alfred Faure dans la baie du Marin – Source : Taaf

Crozet

La Réunion

Appontement

Nord

Nord



Photo 32 : vue générale des travaux de réhabilitation. Hiver 2006 (été austral) – Source : Taaf

Photo 31 : vue générale de l’appontement avant réhabilitation. Été 2004 (hiver austral) – Source : Taaf


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NS Annexe 2

Moyens en personnel, matériels et matériaux

Cinq personnes étaient présentes sur le chantier, àsavoir:

un conducteur de travaux (chef batteur) del’entrepriseSgtps(titulairedumarché);

un chef de chantier Génie Civil de l’entrepriseHydrokarst(sous-traitant);

unchefd’équipe(scaphandrier,soudeur,découpeur)deSgtps;

unchefd’équipe(foreur)deSgtps;unouvrier(assistancetechnique)d’Hydrokarst.

Lematérieletlesmatériauxdestinésàl’exécutiondestravaux,débarquésparl’entreprisedepuisle«MarionDufresne»étaientlessuivants:

uncompresseurd’airmobileAtlasCoppcoXAS125de11m3/mn;

uneglissièrepneumatiquedeforagemontéesurunchariot;

unmarteaupneumatiquede forage fondde trou,φ70mm;

une perceuse Hilti avec des accessoires et unedisqueusediamant;

v ibreurs béton et des coffrages ; groupesélectrogènes;

un trépideur pneumatique et un casque debattage;

gazdedécoupageaveclematérieldedécoupage;dumatérieltopographique;unpostedesoudureavecporteélectrode,baguettes

électrodesdesoudageetcâbles;unebétonnière,brouetteetbenneàbéton;unepompeàeauetunepompeàsable;petitmatérieldechantier (caisseàoutil,flexibles,

etc.)etdivers(appareilphotonumérique,etc.);un stock de matériel de réparation (filtres, joints,

raccords,taillantsdeforage,traindetigedeforage,etc.);

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virolesPehdφ630mmet30mmd’épaisseur;cimentCEMIIA-P42,2NCEPM-CP2NF,acier

àbétonrondlisseouHAdeφ8à32mm,granulatsetsablepourconfectionnerlebéton;

graisse de forage, huile pneumatique, distanceurà corbeille pour le centrage des aciers, canulesd’injectionetévents.

Listedesenginsdisponibles surCrozetappartenantauxTaaf:

unegruePpmA300récente;unepellehydrauliquePoclain60Pancienne;untractopelleCaterpillar428DavecBrh,ungodet

4fonctionsen1etunepellerétro;unManitouMT1233-Savecflèchetélescopique;uncompacteur900kgvibrant;une bétonnière Richier 750 H de 750 litres de

capacité;unbulldozerJohnDeere550;un tracteur John Deere 3140 4x4 tractant une

remorqueGourmelon.

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Photo 33 : vue du chantier – Source : Taaf

Photo 35 : le Manitou MT 1233-S en action – Source : TaafPhoto 34 : le « Marion Dufresne ». Chargement à La Réunion – Source : Cetmef


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Introduction. Position du problème

Lors du diagnostic d’un pont à câbles, la questionsuivante se pose systématiquement : quelle estla capacité actuelle des câbles et que doit-on enconclure sur le niveau de sécurité de l’ouvrage etles mesures d’exploitation à envisager (surveillancerenforcée, limitation de charge, remplacement desuspension…).Cettenotefaitunesynthèsedesquestionsquisesontposéescesdernièresannéesdanscetypedesituationet donne les éléments de réponse, souvent partiels,quiontétéapportés.Denombreusesinformationsyfigurantsont issuesde la littératuretechniqueetenparticulierdessynthèsesd’étudeseffectuéesparleLcpcentre1970et2000.Lesréférencesbibliographiquesfigurentàlafindecettenote.

L’état des câbles peut être appréhendé avec une ouplusieursdesméthodessuivantes:

examenvisuel,méthodes électromagnétiques d’évaluation de la

corrosionetdedétectiondesfilsrompus,méthodesdesurveillanceacoustique(détectionde

l’ondedechocémiselorsdelarupturebrutaled’unfil).

Quelle que soit la méthode, il n’est donné qu’uneréponsepartielleconcernantl’étatqualitatifducâblepourlesraisonssuivantes:L’examenvisuelnepeuts’appliquerqu’auxfilsextérieursetlespointsparticulierssourcesderupturesàcausedesconcentrationsdecontraintesetmicrodéformations(épanouissements,selles,sellettes,colliers,intérieursdesculots)sontsouventinvisibles.Les méthodes électromagnétiques ne donnent dansleur développement actuel qu’une idée qualitativeapprochéedel’étatdedégradationd’uncâble.

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Câbles et suspensions des ponts

PatrickLosset

Lasurveillanceacoustiquedétectel’émissiond’ondesde chocs consécutives aux ruptures brutales de fils.Lesystèmen’étantjamaisinstallédèsl’origine,ilnepermet de compter des ruptures qu’à partir de soninstallationsurlecâbledéjàancien.Ellepeutaideràquantifieruneévolutionmaispasunétatderésistanceducâble.Lesrupturessuffisammentductilespours’effectuersansémissiond’uneondedechocnesontprobablementpasdétectées,maisonpeutcependant raisonnablementestimer que les ruptures ductiles augmentent lacontraintedans lesfils endommagés restants cequiaccroîtlerythmedesrupturesfragilesquisont,elles,détectées par le système. Des ondes ayant d’autresoriginesque les rupturesdefils sontdétectées et lecomptagepeuts’avérerdélicatmalgrélescritèresdecohérenceprisencompteparlesystème.Mêmesil’étatducâbleétaitconnudemanièreprécise,iln’existepasactuellementdeméthodedéterministepermettant de traduire l’état du câble en capacitérésiduelleàlarupture.

Nousne sommes toutefois pas totalementdémunisdevantleproblèmeposé,cars’iln’existepasànotreconnaissancedecritèresétablispourleremplacementdes câbles de ponts suspendus, d’autres utilisateursdecâbles(levagistes,transportsparcâbles…)sesontposélamêmequestionetyontapportédesréponses.Cesméthodesnesontpasdirectementtransposables(typesdecâbles,coefficientsdesécuritéetmodesdesollicitations différents) mais il est possible de s’eninspirer.LeLcpcaeffectuédesétudestrèsdétailléessur les câbles démontés des ponts deTancarville etd’Aquitaineetd’autresouvrages,cesrésultatspeuventêtreutiliséspoursefaireuneidéedel’endommagementducâbleàpartirdesconstatssurlespartiesvisibles.Enfin, ce qui est connu du comportement descâbles endommagés peut être utilisé pour estimersommairementlacapacitérésiduelledescâbles.


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NS Charges maximales et coefficients de sécurité

Évaluation des charges maximales dans les câbles porteurs et suspentes

L’effort maximal dans les câbles porteurs peutgénéralement être évalué avec une précision dequelques pour cents par application directe de lathéorie des câbles en négligeant la participation delapoutrederigidité(hypothèseréalistepourlescasde charge donnant la traction maximale dans lescâbles porteurs). Le calcul exact nécessite d’utiliserdes méthodes aux grands déplacements et prenantencomptelaspécificitédecomportementdescâblesquifonctionnententractionpure.Lesdéforméesetsollicitationsne sontplusdes fonctions linéairesdechargements comme dans les structures courantes,(laraideurapparented’uncâblevisàvisdeschargestransversalesdépenddelatractioninitialedanslecâbleaumomentdel’applicationdelacharge).Ilconvientdoncd’employerdeslogicielsspécialisés,la modélisation comporte alors une difficultésupplémentairequi est celledu réglage initial de lastructureàvide.Dans le cas d’un pont suspendu, sans charged’exploitation sur le tablier et à la température deréglage, l’ouvrage doit se trouver à sa géométriethéorique de réglage, les pylônes doivent être encompression simple et les poutres de rigidités sansflexiongénérale.Lamodélisationspatialeavecunlogicielcomportantles fonctionnalitésnécessairesest laméthodeexactepourobtenirl’ensembledesdéforméesetsollicitationscorrespondantauxdifférentschargements.La méthode de Courbon peut aussi être employée.Cetteméthodeanalytiqueauxgrandsdéplacementsdonne la solutionduproblèmeauprixdequelqueshypothèses simplificatrices (suspentes inextensibles,absencedechargeshorizontalessurlescâblescommecellesinduitesparl’inclinaisondessuspentes,inertiedeflexionconstantedespoutresderigidité).Elledonned’excellentsrésultatsdanslescascourantsetapermisledimensionnementdesdeuxgrandspontssuspendusfrançais.Ellerestetoutefoisdélicateàutiliseràlamainetl’emploidelogiciels«maison»oud’untableurestrecommandé.Cetteméthodenepeutêtreemployéequandl’ouvrageaunesuspensionmixtecomportantàlafoisuncâbleporteuretdeshaubans.

La charge maximale théorique dans les suspentespeut être obtenue avec la méthode de Courbon ouune modélisation avec un logiciel adapté (grandsdéplacementsetélémentscâbles).Ilestd’usagedepuisledébutdesdimensionnementsdepontssuspendusdeprendreencompte la ruptureaccidentelled’unesuspenteetdevérifierqu’ellen’entraînepaslarupturedessuspentesvoisinessurchargées,puislaruptureenchaînedessuspentesetlachutedutablier.

Ce risque était classiquement pris en compte endimensionnant les suspentes avec l’une des deuxméthodessuivantes:

silachargemaximaledelasuspenteenserviceestcalculéeavecpriseencomptedel’effetderépartitionapporté par les poutres de rigidité on retient uncoefficientdesécuritéàlarupturede5;

silachargemaximaledelasuspenteenserviceestcalculéeavecl’hypothèsesimplificatriced’untablierarticulé à chaque pied de suspente on retient uncoefficientdesécuritéàlarupturede3.

Des calculs plus modernes ont consisté à prendrel’hypothèse d’une redistribution de la charge surlessuspentesvoisinesencasderuptureaccidentelled’unesuspente.Onappliquedanscecasuncoefficientdynamique de 2 aux charges transférées lors de larupture.La chargemaximaledes suspentes voisinesestalorsmultipliéeparuncoefficientde2.Onjustifieles matériaux en appliquant le fascicule 61 titre V(limitation de la charge d’une suspente en câbletoronnéà0,42xforcederupturegarantie).

Des calculs modernes prennent en compte en plusdesétatslimiteshabituelsuncasderemplacementdesuspenteencombinaisonfréquenteetuncasaccidentelde rupture de suspente, toujours en combinaisonsfréquentes, le transfertde charge étantpondéréparuncoefficientdynamiquede1,5à2.

L’éventualitéde ruptured’un appareil d’appuin’estpas prise en compte habituellement dans les notesde calculs. Pour certaines positions des chargesd’exploitation la rupture d’un appareil d’appuipeut avoir des conséquences très néfastes, le reportdynamiquedecharge sur lapremière suspentepeutalors dépasser sa capacité théorique. Il paraît doncnécessaire lors des diagnostics et renforcementsd’ouvrages d’examiner (même si ce ne sont pas lesusagesactuels)lapossibilitéetlesconséquencesd’uneruptured’appuidutablier.

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Ordres de grandeur des coefficients de sécurité utilisés pour les câbles

La notion de coefficient de sécurité est variablesuivant les époques les usages et les types derèglement(contraintelimite,étatlimite);leschargesd’exploitation peuvent avoir des valeurs différenteset la capacité garantie des câbles peut être évaluéeavec des méthodes donnant des résultats variables.

Ouvrage Date Contrainte de rupture K sécurité Observations

JohnARoeblingetfils 19eet20e 4à5except7

PontduNiagara 1852 3,3

PontdeCincinati 1869 2,7

PontdeBrooklin 1883 3,4

PontdeFribourg 1833 3

PontdeWilliamsburg 1903 5

Pontd’Aramon 1900 5

PontdeTancarville 1959 3

PontdelaRoche-Bernard 1961 2,5

PontroutiersurleForth 1964 1550 2,5

PontsurlaSevern 1966 2,25

Pontd’Aquitaine 1967 2,5 (enréalité2,65et3,5àvide)

StoreBelt 1998 1570 2,2

RemplacementAquitaine 2003 1660 2,5

PontdeMessine projet 2,1 (1,67Elu)

Règlement Date K sécurité Observations

Règlement1927 1927 3 (àtitreindicatif1/2xlimiteélastiquesilimiteélastique<2/3rupture)

Fascicule61titreV 1977 2,36 (câblestoronnés)

BS5400 2,5

EurocodesetrecommandationCIPhaubans 2ou2,22 (suivantflexiond’extrémité)

Câblesporteurstéléphériques #3,8à6,3 (Elu2,7à4,5)

Câblesdemanutention 5

Ladéterminationde la capacité théoriquedu câblepeutêtreobtenueàpartird’unecontraintederupturethéorique, à partir d’essais sur les fils avec prise encompteounond’uncoefficientdetoronnageouparévaluationdirecteàpartird’essaissurdestorons.

Letableausuivantdonnedesordresdegrandeurdurapportentrelarupturegarantieducâbleetlatractionmaximalenonpondérée(detypeEls).


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Uncâbleàfilsparallèlesmoderneauncoefficientderemplissagedel’ordrede0,75(lemaximumthéoriqueestde0,9)etunmoduledel’ordrede200000MPa(proche de celui des fils constitutifs). La résistancecaractéristique du câble est pratiquement égale àla somme des résistances caractéristiques des filsconstitutifs.

Pourexaminerlecâbleetsurtoutlesfilsparallèlesquile constituent il faut démonter l’enveloppe et le fildewrappingentredeuxcolliers.Ilestalorspossibledevoirlesfilsdelacoucheextérieureetdepénétrerunpeulecâbleenl’ouvrantavecdesvérinset/oudescoinsenbois.

Il a été mis au point une typologie permettant declasserdesniveauxdedégradationdesfilssurlabasedeleuraspectvisuel.Des méthodes (probablement encore en partieexpérimentales)onétémisesaupointpourtraduirecesconstatsencapacitérésiduelleducâbleetdéterminentuncoefficientdesécurité.Des hypothèses d’évolution des dégradations sontprisesafindedéterminerdesdatesprobablesd’atteintesdeseuildeniveaudesécuritécritique.Cesévaluationseffectuéessurunparcd’ouvragepermettentd’établirdes stratégies de remplacement de suspension oud’installationdedéshumidification.

Câbles torsadés

Le câble torsadé inventé en première moitié du19e siècle offre une grande souplesse, il est donclargement utilisé en levage et pour les câblesd’ascenseurs. Il a été utilisé dans les ponts pourréaliserdessuspentesetdeshaubanspourdestablierslégers.

Leplussouventlesfilssontrassemblésentoronsde7à19filsetcestoronssontcâbléssuruntoroncentralpouvantéventuellementêtreréaliséàpartirdefibrestextiles.Lecoefficientderemplissageestdel’ordrede0,55.Lemoduleducâbleestinférieurà120000Mpa.Larésistancecaractéristiqueducâbleestpratiquementégaleà90%delasommedesrésistancescaractéristiquesdesfilsconstitutifs.

Différents types de câbles.

Câbles à fils parallèles.

Cescâblesontété lespremiersutiliséssur lespontssuspendusfrançaisparlesfrèresSeguinaudébutdu19esiècle.Cescâblesétaientconstituéssurlechantieràpartirdebobinesdefildefer.Lesfilsétaientligaturés(ligaturesde20cmespacéesde60cmenviron).EnFrancecescâblesontétéremplacésàlafindu19eparles câbles à torsion alternative sous l’impulsion duconstructeurFerdinandArnodin.

LescâblesàfilsparallèlesontcontinuéàêtreutilisésauxÉtatsUnispuisenEuropeduNord.Latechnologieayantcontinuéàprogresser.Pourlespontsàgrandeportéemodernelecâbleàfilsparallèlesestconstituédirectementsurl’ouvrage.Lemodedeconstructionducâbledoitpermettredemaîtriserlagéométriefinaledecelui-cietl’homogénéitédel’effortdetractiondanslesfilsquileconstituent.Lecâbleestdoncinitialementconstituédecâblesélémentairesàfilsparallèlesancrésindividuellementetorganisésselonunedistributionhexagonale,Chaquecâbleélémentaireestancréparenroulement autour d’un sabot réglable fixé sur lesmassifs d’ancrage. Le fil d’un câble est continu, leraboutaged’unebobinedefilàl’autresefaisantparétincelage (le raboutage était initialement effectuéà l’aided’unebrasuresurunecoupeensifflet).Cescâbles élémentaires sont provisoirement ligaturésafin de maîtriser la géométrie du câble lors de saconstitution,lescâblesélémentairessontconstituésencouches successives selonunegéométriehexagonalecommedans lecasdes faisceauxdecâbles toronnésutilisés en France. Une machine spécialisée sedéplaçantsurlecâbleeffectueuncompactageintenseetfaitpénétrerlescâblesélémentairesdecoindanslefaisceau,laformefinaleestcylindrique.Lapressioninternedanslecâbleestmaintenueparunesecondemachinequienrouleunfilouunélémentprofilésoustension (Wrapping). Cette pression interne permetd’espérerbénéficierd’unréancrageencasderupturedefil.Cettepressioninternedoitpermettreàunfilrompudeseréancrerauxfilsvoisinsparfrottementet à continuer à participer à la résistance du câblequand on s’éloigne de la rupture. Le câble reçoitensuitediversdispositifsdeprotectionétanches.Lesfils sont galvanisés aux États Unis et en Angleterredepuislapremièremoitiéduvingtièmesiècle.L’indicedesvidesdel’ordrede25%permetd’envisagerunedéshumidificationducâble.



Câbles toronnés

Ces câbles sont ceux que l’on rencontre le plussouvent sur les ponts suspendus français. Ils sontréalisésparenroulementenhélicedesfilsautourd’uneâme constituée le plus souvent d’un fil rectiligne.Chaquecouchecomporte6filsdeplusquelacoucheprécédente.Pourobtenirunesollicitationhomogènedesfils,ceuxcidoiventtousavoirlamêmelongueurentredeuxsections,l’angledetoronnage(angleentrele fil et l’axe du câble) doit donc être constant surtouteslescouches(habituellement18à20degrés).Lepasestdoncvariabled’unecoucheàl’autre.Lepasestinverséd’unecoucheàlasuivante(torsionalternative)chaquecoucheestdonccompriméeparlescouchesquiluisontextérieurescequipermetàunfilrompudeseréancrerparfrottementetàcontinueràparticiperà la résistancedu câble dès que l’on s’éloignede larupture.Onadmethabituellementqueleréancraged’unfilrompus’effectuesurlalongueurd’unpasdetoronnage. On nomme parfois ce phénomène effetdecordage,c’estluiquipermetderéaliserdescordestraditionnellesdegrandelongueuràpartirdefibresvégétalesdequelquesdécimètres.

Photo 1 : câble toronné – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Structure des câbles toronnés

Nbdecouches Nbdefilsdelacouche Nbdefilsducâble %coucheext %2dernièrescouches

âme 1

1 6 7 86%

2 12 19 63% 95%

3 18 37 49% 81%

4 24 61 39% 69%

5 30 91 33% 59%

6 X 36 127 28% 52%

7 X 42 169 25% 46%

8 X 48 217 22% 41%

9 54 271 20% 38%

10 60 331 18% 34%

Câbles les plus courants X


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Des câbles clos sont utilisés dans les transports parcâblesetcertainsponts,lescouchesexternes(leplussouvent une ou deux) sont alors constituées de filsspécialement profilés en forme de trapèze ou de Z.Danslespontscettedispositionaétéparfoisutiliséeafindecréerunecoucheexterneétanchedansl’espoird’augmenter la durée de vie des câbles. Les câblesclos sont moins souples que les câbles constituésuniquementdefilsrondsetl’onpeutcraindrequedel’eaupénètreàlafaveurd’unécartementlocaldesfilsprofilés(créeparlacourburesuruneselled’appuiparexemple)etsoitdurablementpiégéeàl’intérieurducâble.Ilexistedesproduitsderemplissagepouréviterlescirculationsd’eau(inductiondecireensortiedechaquetraindecâblageparexemple).

Principedel’utilisationdefilsprofiléssurlescouchesextérieures.

Le module du câble varie de 150 000 MPa à175 000 MPa. Le module des fi ls d’acier estsensiblement pondéré par le cube du cosinus del’angledetoronnage.Lescâblesclosontunmodulegénéralementplusélevéquelescâblesconstituésdefilsronds.Larésistancecaractéristiqueducâbleestpratiquementéga l e à 95 % de l a somme des ré s i s t ance scaractéristiques des fils constitutifs,(ce coefficientest approximativement égal au cosinus du pas detoronnage).Letauxderemplissagepourlescâblesconstituésdefilsrondsestd’environ0,75.Les câbles clos ont un taux de remplissage variantde 0,8 à 0,9 suivant le nombre de couches de filsprofilés.Les câbles toronnés sont fabriqués à l’aide d’unecâbleuse en usine. Leur utilisation dans les grandsponts est donc limitée par la capacité de transportdescâblesdegrandeslongueursdel’usineauchantier.Lescâblesélémentairesayantlalongueurtotaled’unancrageàl’autresontculottésenusinepuistransportéssurlechantiersurdestouretsenbois.Lescâblesélémentairesde72mmdediamètreayantserviàlafabricationdelasuspensioninitialedupont

deTancarvilleavaientunelongueurde1070metunpoidsde26,5t(travéecentralede608m).

Fils utilisés

Les fils utilisés dans les câbles de ponts ont undiamètrehabituellementcomprisentre4et5,5mm.Lediamètreclassiquede4,7mmestlargementutilisédanslescâblestoronnésdespontsfrançais.

Ondemandeauxfilslescaractéristiquessuivantes:des limites élastiques et résistance à la rupture

élevée,une résistance à la torsion des fils imposée par le

câblage,un allongement à la rupture suffisant (4 à 6%)

pour pouvoir utiliser les capacités maximales dechaquefilàlaruptureducâbleafindecompenserunehétérogénéitééventuelledeschargesinitialesdesfils.

Lesaciersdesfilsdecâblesavaientinitialementunefaible teneur en Carbone (0,1%) et en Manganèse(0,03%).

Les aciers généralement utilisés pour les câblesmodernessontdesaciersaucarbone(0,55<%C<0,8)lateneurenmanganèseestdel’ordrede1%.Le fil machine est produit par laminage à chaud(diamètredel’ordrede10mm).Aprèstraitementthermique(patentage)lefilmachineesttréfiléàfroid(passagedufilàtraversdesfilièresde diamètre décroissant). Ce tréfilage augmente larésistance mécanique des aciers par écrouissage etorientation des grains. Actuellement il est possibled’obtenir des résistances à la traction de l’ordrede 2400 MPa mais il convient de limiter cetterésistanceàunevaleurinférieureà2100MPapourque l’allongement sous charge maximale reste assezélevé(>6%).

Lesfilsprofilés(filsZparexemple)nesontpastréfilésmaisobtenusparlaminageàfroid,lespropriétéssontinférieuresde10à15%àcellesdesfilsrondsobtenuspartréfilage.

Les États-Unis et pays anglo-saxons utilisent desfils galvanisés depuis le début du vingtième sièclealors que la doctrine en France était jusqu’à assezrécemment d’enduire les fils avec des enduits anti-oxydants à base de goudrons ou de bitumines puisd’enduire chaque câble avec un produit du mêmetype.Cettedoctrine s’appuyait sur la réductiondescaractéristiquesmécaniquesdesfilsengendréeparlagalvanisation(réelleàcetteépoque)etsurlesurcoûtinutiledecetteopération.

Les études effectuées enparticulierpar leLcpcontmontréqu’auniveauducontact elliptiqueentre lesfilsdesdifférentescouchessedéveloppaitunétatde

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contrainte complexe siège de micro déplacementsrelatifs des fils. Ces phénomènes provoquent desprocessus de dégradation particuliers : « frettingfatigue » et « fretting corrosion » pouvant réduiresensiblement la capacité du câble. Il a été alorsdémontré que le Zinc utilisé initialement pourprotégerlesfilsdesphénomènesdecorrosionmodifiaitlesconditionsdecontactetjouaitunrôlemécaniquedurabledeprotectiondesfilsdansceszonescritiquesdefrottementenpetitsdébattements.

On utilise systématiquement en France des filsgalvanisésdanslescâblesdepontssuspendusdepuisles années 1980. Cette disposition ne dispense pasd’utiliserunepeinturesoupledontlerenouvellementpériodique permet de conserver une galvanisationintacte.

Résistance approximative des fils à la traction enfonctiondel’annéedeconstruction(ils’agitdesfilsutilisésenFrance).

Structure géométrique des câbles porteurs

Torons élémentaires disposés en nappe

Lestoronsélémentairessontespacéslesunsdesautresetdisposésenuneouplusieursnappeshorizontales.

Nappededeuxtoronsélémentaires.

Nappehorizontalede4toronsélémentaires.

Câble de 8 torons é lémentaires disposés en2nappes.

Danslecasdestoronsélémentairesdisposésennappes(cette option est généralement limitée à un faiblenombredetoronsélémentairesetdoncsurlesouvragesdeportéemodeste), lecâbleestbienvisibleetbienventilé à l’exception des points particuliers (selles,attaches de suspentes etc.). La rupture accidentelled’un toron peut s’avérer très problématique, d’unepartcarlenombredetoronsestfaible,lasurtensiondes torons restant est donc importante et d’autrepartcartouslesdispositifsd’attachedesuspentesnesupportentpaslaperted’untoron.

Année R Mpa Année R Mpa

1830 600 1950 1200

1870 700 1960 1500-1600

1880 900 1965 1650-1800

1900 1000

Photo 4 : nappe câbles en fils parallèles – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Photo 3 : disposition en nappe – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Photo 2 : nappe de deux câbles – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)


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Torons élémentaires disposés en couronne

Les torons élémentaires sontdisposés en couronnesautourdenoyauxécarteurssurlesquelsilssontserrésparlesattachesdesuspentes.Silestoronsélémentairessontbienventilés,ilssontsouvent trop serrées pour permettre une bonneinspection visuelle et la remise en peinture. Lacomplexitédesattacheshautesdesuspentesenfaitdespointssinguliersaumêmetitrequelessellesorganesdedéviationetépanouissement.

Photos 5 : disposition en couronne – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Photo 6 : faisceau de câbles élémentaires – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Exemple de faisceau hexagonal de 19 torons

Torons élémentaires disposés en faisceau

Lorsquelenombredetoronsélémentairesaugmente(ilyacependantquelquesexemplesà4et7torons)lescâblessontgroupésenfaisceau.Lestoronsélémentairessontalorsjointifsetdisposéslesunscontrelesautres,ils sont disposés en couches horizontales, la formeglobaleétantleplussouventhexagonale.Lestoronsélémentairessontmaintenusàlafaveurdesattachesde suspentes,des selles,desdéviateurs,des sellettesd’appui,descolliersd’épanouissementetc.Les trois faces supérieures sont enduites de masticpouréviterlapénétrationd’eau,maislesvidesinternesrestentfavorablesàlamigrationetrétentiond’eau.Lestoronsélémentairesinternesnesontpasvisibles.



Extrémités de câbles (câbles élémentaires toronnés)

Lestoronsélémentairessontancrésindividuellementparl’intermédiairedeculotspermettantdetransférerl’effortdetractionàdesbarresfiletées.Cesculotssontdespiècesmassivesinitialementenfontepuisenaciermoulépuis leplus souventmécanosoudéspour lesplusrécents.

Le culottage des câbles s’effectue en plusieursopérationssuccessives:

posedeligaturessurlecâble;réalisationd’un«chignon»aprèsenfilageducâble

dansleculot(lechignonestréaliséendétoronnantle câble et en bouclant les extrémités de fils (cesboucles d’extrémité ne sont pas systématiquementréalisées);

lechignonestenfoncédanssonlogement;le culot est chauffé afind’éviterune solidification

anticipéedumétalderemplissageetdoncdepermettreunremplissagecompletduculot;

leculotplacérigoureusementdansl’axeducâbleestensuiterempligravitairementdemétalfondu.

La transmission de l’effort de traction du câble auculot s’effectue par coincement conique. Un culotcorrectement dimensionné et réalisé est capable detransmettre100%delacapacitéducâble.

Lemétalderemplissageétaitinitialementunalliagebinaireouunalliageternaireactuellementleculottages’effectueauZincpurà500degrés(pourunpointdefusionà420degrés).Onpeutaussiutiliserdelarésineàdeuxcomposants,cetteoptionestobligatoirequandlecâbleestprotégéparunegaineextrudéeenPehd.

Le dessin situé à droite donne les règles de prédimensionnementissuesducoursdepontsmétalliquesde 1956 de M. Grelot. Il s’agit à cette époque deculotsmoulés.

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Photo 7 : douille et cône de zinc – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Principe du culottage (il s’agit ici d’un culot moulé)

Photos 8 : culots moulés – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Règles de pré dimensionnement


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Dansunculotmeccanosoudéontrouveladouilleavecunusinageintérieurconique.PourunremplissageauZnladouilleàunelongueurd’environ5,25xdiamètredu câble, le tronc de cône ayant une longueur de5diamètres, l’angle du cône est compris entre 5 et9degrés.Une plaque d’appui épaisse permet de transférerl’effortdeladouilleauxbarresd’ancrage.Leproduit servantaumanchonnage (Znourésine)doitatteindrelapartieétroitedeladouilleetassurerun remplissage complet, il doit apparaître en sortiededouille.Quand les culots mécano soudés sont en positionbasse, la rétention d’eau au niveau de la plaqued’ancragedoitêtreempêchéeàl’aided’unmastic.

Parties vulnérables d’une suspension de pont

Lavulnérabilitéd’unesuspensiondepontpeutêtredue aux sollicitations mécaniques (en prenant encomptelaspécificitédeszonesdecontactavecpetitsdébattements:frettingfatigue),auxagentsextérieursdans les zones sensibles aux manifestations de lacorrosion et bien entendu d’une manière aggravéeà la superposition des deux phénomènes. Cettesuperposition des phénomènes de dégradation faitactuellement l’objet d’études approfondies auLcpc(frettingfatiguecorrosion).Aupassagedeschargesmobileslastructured’unpontsuspendu s’adapte à chaque nouvelle position de lachargepargrandsdéplacements.Lecâbleporteurresteunfuniculairedel’ensembledeschargesquiluisontappliquées,iladonctendanceàdescendreaudroitdelachargemobileetàmonterailleurs,cesdéplacementssontévidemmentmodérésparlarigiditédutablieretparl’importancedeschargespermanentesparrapportauxchargesvariables.Cesmouvementsducâbledansleplanverticalinduisentdepetitesvariationsangulairesquiseconcentrentsur lespointsfixesverticalement(selles d’appuis et sellettes de déviation) mais aussisur lespointsdedéviation(attachesdesuspentesetcolliersd’épanouissement).Ilexisteaussidesflexionslocalesparasitesauniveaudecertainsculotsd’ancrage(ancrage des câbles de retenue en cas de vibrationsduesauventouautraficouattachesdesuspentesmalarticuléesparexemple).Les variations de contraintes locales induitesprovoquentdansleszonesdepetitsdébattementsauniveaudescontactsinterfilairesdesphénomènesdefrettingpouvantconduireàdesfissurationetrupturesdefils.

Photo 9 : culots mécano-soudés – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)

Selles d’appuis sur les pylônes

On y trouve une concentration des variationsangulaires,importantesenamplitudesetennombredecycles.Leureffetpeutcréerdesendommagementsauniveaudescontactsinterfilaires.Ceteffetpeutêtreamplifiéparunemauvaiseconceptiongéométriquedelaselle.Lecâbledoits’appuyersurungrandrayon(del’ordrede30fois lediamètreducâblepouvantêtreréduità20foiscediamètreencasd’interpositiondeZincsurlessurfacesdecontact).Lecâbledoitpouvoirquitterlaselleenétanttangentàcerayonquellesquesoientleschargesetlatempérature;leborddelazoned’appuidoitseterminerparuncongé.Dessellestropcourtes et bordées par une arrête franche peuventprovoquer des déviations angulaires concentrées ensortiedesellepourcertainscasdecharges.Detellesdispositionssontparticulièrementagressivespourlecâbleporteur.Unblocageéventueldesorganesdedéplacement(sellessur rouleaux)peutavoiruneffetagressif ; toutefois(aumoinsdans le casd’ouvragesàune seule travéesuspendue) la souplesse des pylônes permet le plussouventd’assurerlesdéplacementdesellesenservicecourant.



Lesselles(saufdispositionstechniquesmalheureuses)sontpeusensiblesàlacorrosionclassiquecarellessontenpointhautetsouventbienventilées,ellespeuventparcontreconstituerunpointd’entréed’eaudanslecâbleporteur.

Colliers d’attache de suspente

Ilenexistedetoustypes,maisnoustrouvonsàlafoisdes rotations angulaires du câble porteur dues auxvariationsdel’effortdanslessuspentesetdesfacteurspropices à la mise en flexion du câble de suspentequandleslibertésdedéplacementnécessairesnesontpasassurées.Ontrouvesouventauniveaudesattachesetcolliersdesdispositionsgéométriquesfavorablesaudéveloppementdelacorrosion(colliersserréssurlecâblespermettantlarétentiond’eauparexemple).

Sellettes de déviation et colliers d’épanouissement

Ces organes peuvent présenter les mêmes types deproblèmesd’ordremécaniquequelessellesd’appuissur pylône, ceux ci peuvent être amplifiés par desrouleauxd’appuisbloqués surdeszones très rigides(à ladifférencedessellesd’appuissurpylônes).Cesorganes sont de plus situés à des points bas de lasuspensioncequiestfavorableà l’alimentationetàlarétentiond’eau.Surcertainsouvrages,ilssontdansdesfossesd’ancragehumidesetmalventiléesoumêmearroséessuiteàunassainissementdéfaillantdutablier.

Zones basse des câbles porteurs paraboliques

La gravité amène à cet endroit l’eau qui à réussi àpénétrerdans lecâble, cetteeaupeutalimenterdesphénomènesdecorrosion.

Culots

Lesculotspeuventêtre lesièged’endommagementsd’originemécaniqueducâble.Unmauvaisalignementà l’origine peut créer une forte hétérogénéité destractions dans les fils constituants le câble (cephénomène étant aggravé par la flexion locale desfils).Noustrouvonssouventauniveauduculotdesdéviationsangulaires(vibrationdecâblesderetenue,rotationempêchéedesattachesdesuspentes,etc.).Lesculotshautsprésententengénéralunespaced’uneprofondeurdequelquesmillimètreslimitésparleZincetlebordduculot.Rempli par l’eau de pluie ce réservoir permetd’alimenterdespénétrationsd’eauatraversleculotcequiprovoquentfinalementunecorrosionducâble.Lesculotsbas(ancragesdescâblesporteursetpiedsdesuspentessontlepointd’arrivéedeseauxcirculantsuroudanslecâble).

Le moindre défaut de remplissage en Zinc oud’étanchéité pourra donc avoir des conséquencesnéfastes en permettant le développement dephénomènes de corrosion amplifiés par le fretting.Dans les culots mécano soudés, l’étanchéité de latraverséedelaplaqued’appuiparlecâbleestàtraiteravecsoin.

État qualitatif du câble et surveillance

Inspections visuelles

L’inspection visuelle reste la méthode privilégiée etindispensabled’examenducâble,ellenedoitpasêtreabandonnéemêmesil’onutilised’autresmoyensdesurveillance.Surlescâblestoronnéslaruptured’unfildelacoucheextérieuresetraduitparledétoronnageetlasortiedufil(phénomènefacileàdétecter)ouunglissementdepartetd’autredelarupture.Danscesecondcasilestcommunémentadmisquelefilseréancresurunpasdetoronnageetleglissementduoudesfilsrompusprovoqueunefissuredelapeintureparallèleauxfilsetfacilementdétectableàl’œilnu(l’apparitiondecettefissurepeutêtredifféréedanslecasdesespeinturessouples habituellement utilisées sur les câbles, cephénomène a été constaté sur des ouvrages ou l’onavaitàlafoisdesinspectionsvisuellespériodiquesetunesurveillanceacoustique).

Ilconvientd’examinerplusparticulièrementleszonesetélémentssignalésdanslechapitreprécédent.

Seule la couche extérieure des torons élémentaireset des câbles extérieurs en cas de faisceaupeut êtreexaminée,maisdans lescascourantsellereprésente20à30%desfilsconstituantlecâbleélémentaire.

Despointsparticuliers et souvent les plus sensibleséchappent partiellement ou totalement à l’examenvisuel cependant une rupture à une distancecentimétriqued’unborddeculotoudecollierpeutêtredétectable.Lazoneobservablepeutêtreétenduepardesopérationssimples:démontagedescapotsdesellesetsellettesd’appuiparexemple.Quand des ruptures de fils commencent à êtreconstatéessuruncâble,ilpeutêtreutilededémonterunesuspenteafind’examinerlecâblesouslesattaches.Encasd’enrouillementundécapagelégerpermetdevisualiserleszonesdedissolutionetlesruptures.Les colliers d’épanouissement sont les pièces lesplus difficiles à ouvrir et nécessitent l’utilisation demordachesprovisoires.Desprélèvementsdefilsrompuspeuventêtreeffectués,ils permettent d’effectuer une analyse chimiquenécessairepourévaluerlasensibilitéàdesphénomènes


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telsquelacorrosionsoustension,ilspermettentaussideconstaterdesfissurationséventuellesetdefaireunessaimécaniquedetraction.Danslecasdefaisceau,ilestpossibleaprèsdémontaged’uncollier,d’écarterlestoronsélémentairesavecdescoins de bois ou des vérins écarteurs afin de voir àl’intérieurdufaisceau.Lescâblesàfilsparallèlesdesgrandspontssuspenduspeuventaussiêtreexaminésmaisl’opérationnécessitel’enlèvementdelagaineextérieureduwrappingsurunintervalleoudeuxintervallesavecdémontaged’uncollier.Onforceensuitedescoinsdeboisàl’intérieurducâbleafind’effectuerunexamenvisueldel’étatdesfilssurunecertaineprofondeur.Dansunfaisceaul’écartementdesdeuxtoronspeuttraduirelecoupledetorsionapparusuiteàlarupturedefilssurlacoucheexternedel’und’entreeux.Unécartement systématique des torons sans détectionderupturedefiltraduitlapousséeconsécutiveàunecorrosionfoisonnanteinterneaufaisceau.

Contrôle électromagnétique des câbles de ponts suspendus

Ces méthodes s’u t i l i s ent avec de s bob inesélectromagnétiquesconstituéesdedeuxdemicoquesque l’onrefermeautourd’un toronélémentaire.Lematérieln’estpasutilisablesurlesfaisceauxdecâblesetlepassageauniveaudesattachesdesuspentesnécessiteévidemmentundémontage.

Détection de la corrosionLe câble est utilisé comme noyau de la bobinefonctionnant en courant alternatif.Les courantsdeFoucaultquiprennentnaissanceà lapériphériedesfilsmaissurtoutducâbleélémentairediminuentaveclacorrosionquiaugmentelarésistanceentrelesfils.CettediminutiondescourantsdeFoucaultconduitàuneaugmentationduvolumedecâblemagnétiséetdoncdelaselfdelabobine.Laméthodeaétécalibréeetpermetdedonneruneidéeassezprécisedunombredecouchesoxydéesetdeleurtauxd’oxydation.

Détection des fils rompusUn défaut géométrique entraîne une distorsiondes lignes de force du champ magnétique. Le blocd’auscultationcomportedoncunebobinemagnétisanteetdeuxbobinesréceptrices.Cettesecondeméthodeaétéutiliséeavecdessuccèsdivers,elleestactuellementencoursderefonteetmodernisation.

État interne du câble

DesexpertisestrèsdétailléesontétéeffectuéesauLcpc[3,4] sur les câblesdéposésdesponts suspendusdeTancarvilleetd’Aquitaine.

Onytrouvelapositiondescâblesautopsiésdanslefaisceauet le résultatde l’autopsiedechaque toronexaminé.

ÀTancarvillelescâblesétaientconstituésd’unfaisceauhexagonal de 60 torons de 72,3 mm constitués de168filsrondsde4,7mmcâbléssurunfild’âmede5,8mm.

Surlepontd’Aquitainechaquecâbleétaitconstituéd’unfaisceauhexagonalde37toronsélémentairesde71mmdediamètre.Chaquetoronétaituncâbleclosconstituéde217fils,l’âmeetles6premièrescouchesétantconstituésdefilsrondsde4mmalorsquelesdeuxcouchesextérieuresétaient constituées de 42+48 fils Z de 4mm dehauteur.Desexamensfractographiquesetdesessaisdetractionsurfilsontétéréalisés.L’ensemble de ces données permet de faire desévaluations«raisonnables»despointssuivants:

état des torons internes du faisceau à partir del’examendestoronsexternes,

état des couches internes à partir de l’état de lacouchevisible,

nombre de fils pré fissurés à partir du constat dunombredefilsdéjàrompus,

caractéristiques moyennes d’un fil pré fissuré etcaractéristiquesmoyennesdesfilsparcouche.

Surveillance acoustique des câbles

LeLcpca,audébutdesannées1970,misaupointune méthode de surveillance des câbles de pontsuspendus en réponse aux besoins de surveillancedes câbles du pont deTancarville. Cette méthodecommunément appelée surveillance acoustique descâbles,aconnudepuisdenombreusesévolutions.Onutilisedescapteursdisposésrégulièrementsurlecâble.Ces capteurs, des accéléromètres piézo-électriques,détectentl’émissiondesondesdechocpouvantêtreproduitesparlesrupturesfragilesdefilsàl’intérieurducâble.Le principe est le suivant : le seuil de détectionest initialement placé au-dessus du bruit ambiantet évidement au-dessous du niveau d’accélérationcorrespondantaupassagedel’ondecorrespondantàunerupturedefil.Unedétectionprovoqueunemiseàzérodestempsetunediminutionprovisoireduseuildedétectionsurl’ensembledescapteurs.L’événementestensuiteéventuellementclasséenrupturedefilssurlabased’uncertainnombredecritèresdecohérence(amplitudedusignal,nombreetpositiondescapteursayantdétectél’événement,vitessedepropagationdusignal).

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Leslimitesdusystèmesontlessuivantes:l’installationestlourdeetonéreuse(grandnombre

decapteurs,câblagespécial),elle ne peut caractériser un état mais donne un

rythmeetl’évolutiondurythmedesrupturesdefilsàpartirdeladatedesoninstallation,

elle ne détecte que des événements conduisant àl’émissiond’uneondedechoc,

sur certains ouvrages « très bruités » un grandnombred’évènementspeutêtredétectéetilestparfoisdifficile,malgrélescritèresdecohérences,deséparerlessignauxcorrespondantsauxrupturesdefils.Unenouvellegénérationdusystèmeencoursdetestdoitpalliercertainesdecesdifficultés:l’ouvrageestplacédansunespaceWifipourl’échanged’informationscequisimplifienotablementl’installationetdiminuele coût. L’image du train d’ondes correspondant àchaqueévénementestmaintenantenregistréecequidoitpermettreàtermed’établiruncataloguedestypesde signaux et permettra d’affiner le classement desévénementsdouteux.Ce système malgré ses limites est très utile pourassurer la surveillance d’un pont suspendu. Ildevient indispensable, quand il est nécessaire decontinueràexploiterunouvrageavecunesuspensionsignificativementdégradée etun traficagressif (fortpourcentagedepoidslourds).

Essai d’évaluation de la capacité résiduelle d’un câble

Il est difficile de connaître l’état exact du câbleen particulier le nombre de fils pré fissurés etl’endommagementdespartiesinvisibles,maismêmesi l’étatducâbleétait connuexactement, iln’existepasactuellementdeméthodereconnuepermettantdetraduirecelui-ciencapacitérésiduelle.Laréductiondesection(corrosiondedissolution,filsrompus)traduitaussiunendommagementinvisibled’unepartiedesfilsrestant(réductionlocaledesection,préfissuration)quiréduitenforceet/ouallongementlacapacitédecertains fils paraissant encore intègres. La capacitéen tractiondu câblediminuedoncplus viteque lasectiondemétal!

Approche probabiliste de la résistance résiduelle des câbles de suspension

CetterechercheeffectuéeauLcpcsousladirectiondeChristianCrémonaenpartenariatavecl’universitédeBordeaux1[14]développeunmodèlepourl’étudedelarésistancerésiduelled’uncâbledepontsuspendu.Elle vise a fournir des éléments d’estimation de larésistance d’un câble à partir de la description de

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sonétatactuel,durisquederuptured’uncâbleàunniveaudesollicitationimposé,etenfindeprévisiondel’évolutiontemporelledelarésistanceetdurisquede rupture en tenant comptede ladégradationdesfilsconstitutifs.Le modèle probabiliste proposé permet de calculerla loi de probabilité de la résistance résiduelle ducâble (moyenne,dispersion,probabilitéde rupture)observéedansunétatdonné(c’estàdireconstituédeplusoumoinsdefilscorrodés).L’introductiond’unmodèledecorrosionpermetd’estimerl’évolutiondecetterésistanceaucoursdutemps,dansl’hypothèsefavorabled’unecorrosionpardissolution.L’expérience du pont d’Aquitaine montre qu’unecorrosionfissurantesoustensionsedéveloppeàpartird’amorces de corrosion par dissolution et accélèrenettementleprocessusdedégradation.Un module de calculs réalisé par l’université deBordeaux 1, complète ces études théoriques etexpérimentales,ilestproposéenutilisationlibre.

Méthode utilisée sur les suspentes des ponts japonais de Innoshima et Ohnaruto [2].

SuiteàdesinvestigationssurlessuspentesdespontsdeInnoshimaetOhnaruto,desréductionsdesectionontétéconstatées.Desessaisdetractionontétéconduitsafindetraduireenréductiondecapacitéàlatractionles réductions de section constatées sur les câblestorsadésdessuspentes.La réduction de section a été mesurée avec desméthodesmagnétiques.

Câble1:câbleCfrc(6toronsextérieursde19filsetnoyaude7toronsde7fils.)

Câble2 :câbletorsadéconstituéde7toronsde19fils.

Résultatsdesessais:laréductiondecapacitéaugmente3 à 4 fois plus vite que la réduction de sectiond’acier.

Réduction de capacité en %

Réduction de section en % Câble 1 Câble 2

0 0 0

3 10 12

5 16 22

8 21 32

10 25 41

13 28 45


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Méthode développée par Pierre Brevet (Lcpc)

Cette méthode a été développée par Pierre Brevetet Laetitia Letellier, de la division Macoa (Métal,Armatures,CâblespourOuvragesd’Art)avecHervéLoire(stagiaireàl’IutdeNantes).Cette méthode permet de tracer une courbe effortdéformation«semithéorique»d’untoronélémentaireà partir d’examens visuels et de caractéristiquesmécaniques des fils sains et des fils endommagés(fissurés ou présentant une corrosion locale dedissolution).Lacourbeainsiétablieaétécomparéeàlacourberéelledecomportemententractiondutoron.L’étudeaétéfaitesurlescâblesdupontdeTancarville.Debonnescorrélationsontétéconstatées.

Leschémasuivantdonnel’alluredelacourbeeffort/déformationdutoroncompletquepermetd’obtenircetteapproche;(cettecourbesesitueaudessusdecellecorrespondantau seulnoyaudefils sainsdu toron,carelleprendencomptel’ensembledesfilsjusqu’àlarupturedesfilsdégradés,puislesfilssainsdunoyauetdescouchesextérieures.

Lesvaleurscaractéristiquessuivantesontétéretenuespourunfil.Fr(filsain)=26KNF(filsainà0,85%d’allongement)=18,3KNFr(filfissuré)=22,7KNAllongementàlarupture(filfissuré)=0,85%Allongementàlarupture(filsain)=2,4%

F1 correspond à la charge admise par le câblelors de la rupture des fils endommagés (à 0,85%d’allongement).F2correspondà lachargeadmisepar lecâbleaprèsrupturedesfilsendommagés.F3correspondàlachargederupturefinaleducâbleetdoncdelatotalitédesfilssains.

Lacourbeinférieurereprésentelecomportementdunoyauentièrementsain.

Onadonc(ennotantFlaforceà0,85%d’allongementetFrlaforceàlarupture).F1 = F (noyau) + (N (fils endommagés) x Fr(fil endommagé)) + (N (fils sains) x F (fil sain à0,85%))F2 = F (noyau) + (N (fils sains) x Fr (fil sain à0,85%))F3=Fr(noyau)+(N(filssains)xFr(filsain)

Frnoyau=N(filsnoyau)xFr(filsain)xcoefficientdetoronnage(peutêtrepriségalà0,88)

Cette méthode très facile à utiliser sur un tableurpermet de tester de nombreux cas de distributionentre les fils rompus les fils endommagés et les filssains. Elle a donné dans les cas ou nous l’avonsutiliséedesestimationsintermédiairesentrelasimpleproportionnalitéaveclenombredefilsrestantsetlesestimations japonaises pour les câbles torsadées (ilfautbienentenduprendreàpartirduconstatvisueldeshypothèsessurlaréductiontotaledesectionetlenombredefilsfissurés.Elle permet aussi en définissant une distributiond’étatsdecâblesélémentairesdetesterfacilementlerisquederuptureenchaîne.

Critères de rebut de certains types de câbles

Iln’existepasactuellementdecritèresderemplacementdes câbles porteurs de ponts suspendus, par contred’autresutilisateursontdesrèglesdemiseaurebut.Cesrèglessontliéesautyped’utilisationducâblemaisaussiàsastructure,ellesnepeuventdoncévidemmentêtretransposéesdirectement.

Câbles de levage (manuel pratique de prévention no OPPBTP et norme ISO 09)

Le coefficient de sécurité des câbles métalliques enlevageestde5.

Étatsentraînantlaréformeimmédiate:ruptured’untoron,existenced’unecoqued’unnœudd’unehernie,réductionanormaleetlocaliséedudiamètre:

- lorsqueladiminutiondediamètreducâbleenunpointquelconqueatteint10%pourlescâblesàtoronsou3%pourlescâblesclos;-lorsquelenombredefilscassésvisiblesatteint20%dunombretotaldefilsducâblesur2foislalongueurdupasdecâblage;

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-lorsqueladiminutiondesectiond’untoronmesuréesurunpasdecâblageatteint40%delasectiontotaledutoron.

Câbles de transport (téléphériques, etc.)

Un câble doit être déposé quand la réduction desection métallique du câble dépasse sur une deslongueursderéférencelepourcentagederéductiondesectioncritiqueR(voirtableauci-dessous).Dans le cas d’un câble multi torons, le câble doitaussiêtredéposéquandlepourcentagederéductiondesectionatteint lepourcentagederéductionde lasectionmétalliqueR’.Onprendencomptelaréductiondesectiondueauxrupturesdefils,àl’usure,auxdégradationsextérieuresetintérieures.Lepourcentageestcalculéenréférenceàlavaleurinitialedelasectionmétallique.Un même fil n’est compté qu’une fois rompusur la longueur de référence. Un fil ou un toronsont considérés comme rompus s’ils accusent unrelâchementmanifeste.Pestlalongueurd’unpasdecâblage.

Unerupturedefilouuneindicationdecorrosionsurunelongueurdepasdecâblageàl’extérieurd’unculotcouléestconsidérécommeuncritèrederemplacementduculot.

Établissement d’une procédure de surveillance renforcée ou haute surveillance

L’établissement d’une telle procédure est nécessairelorsqueleconstatd’endommagementdescâbles,laissepenserque l’ouvrageest exploitéavecunniveaudesécuritédégradé.Elledoitlogiquementpasserparlesétapessuivantes.

Analyse du dossier d’ouvrage et calculs complémentaires

L’objectif de ce travail est d’examiner le niveau desécuritédes câbles supposés intègres enconsidérantlesconditionsactuellesd’exploitation,ils’appuiesurunexamenexhaustifdudossierd’archives.Il est intéressant de contrôler l’effet des chargespermanentes (poids réel du tablier) qui représentesouvent70à80%delachargemaximaledescâbles.Cecipeutêtrefaitenprenantlapressiondesvérinslorsd’uneopérationde réglagede la suspensionouenmesurant lestensionsdestoronsélémentairesauniveaudesancrages.Ces charges doivent éventuellement être actualiséesavecleschargesd’exploitationdesrèglementsactuels.Ilestintéressantdecomplétercetteévaluationparlaquantificationdel’effetthéoriqued’unelimitationdechargeà19t,12tou3,5t(onutilisepourcelaunancienprojetdecirculaireconcernantlavérificationdesouvragesàportancelimitée).Le mode d’évaluation de la capacité initiale descâbles doit être examiné (a-t-onpris en compteuncoefficientdetoronnage,desessaisàruptureont-ilsétéeffectués?).La conséquence de la rupture accidentelle d’unesuspente doit être évaluée avec report dynamique(k=1,5à2) sur les suspentes voisines. Il est aussiconseillé d’examiner la possibilité de rupture d’unappareild’appuietd’évaluersesconséquences.Laconséquencedelaruptureaccidentelled’untoronélémentaire d’un câble porteur doit être évaluée.Provoquet’elledesinstabilitésdesellesselletteset/oud’attaches hautes de suspentes ? Quelle surtensioncréet’elledanslestoronsrestantetquelleestlavaleurrésultantedeleurcoefficientdesécuritéthéorique?Commedanstous lescasd’analyses surunouvrageancien,ilesttrèsintéressantdefaireunelistedatéedesinterventionsettravauxsurl’ouvrageetd’examinerlesconstatseffectuéslorsdetravauxd’entretiencommedesouverturesdecolliersparexemple.Cesconstatspeuventnouséclairersurl’étatréeldescâbles.

Type de câble Longueur de référence Pourcentages de réduction de la section métallique critique

Câbleclosporteur L=20P R=10%

L=3P R=5%

Câbledetensionclosoumulti-torons L=13P R=8%

L=2P R=4%

Autrescâblesmulti-toron L=165P R=25%

L=13P R=10%

L=3P R=4,5%

Toronconsidéréisolément L=2P R’=35%


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État des câbles et coefficients de sécurité dégradés

Ilestpossibledesefaireuneidéedel’étatducâblepuisdesacapacitéetd’établirdoncune«estimation»(quinepeutêtrequ’unordredegrandeur)duniveaude sécurité du câble en fonction des conditionsd’exploitations. Le niveau minimal admissible ducoefficientdesécuritédégradéestdifficileàestimerildépendenparticulierdespointssuivants:

la précis ion d’évaluat ion des sol l ic i tat ions(connaissancedespoids,etc.);

laprécisiondel’évaluationdelacapacitédégradéeducâble(connaissanceducâbleintègreetdesonétatactuel…);

leniveaudedégradationducâbleetl’aspectévolutifde la dégradation (il est possible dans certains casdefigeroudumoinsralentirladégradationpardestravaux de rétablissement du système anticorrosionet/oul’ajoutd’unedéshumidification);

lespossibilitésdesurveillance(surveillancevisuelle,périodeetefficacité?ousurveillanceacoustique);

conséquences de la rupture accidentelle d’untoron.

Principe d’une procédure de haute surveillance basée sur des inspections visuelles et une surveillance acoustique

Laprocédureintègreplusieursniveauxsuccessifsderéponsequipeuventêtrelessuivants:

unepréalerteavant interdictionauxpoids lourdsprovoquant une inspection visuelle, une réuniondes techniciens et éventuellement investigationscomplémentaires;

uneinterdictionauxpoidslourds.Cettemesuren’àqu’une influence modérée sur la traction maximaledanslescâblesquiestthéoriquementhabituellementréduite de 8 à 15% par une telle mesure. Lors du

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remplacementdelasuspensiondupontd’Aquitainedeux phases de câbles auxiliaires ont été mises enplace,chacunediminuaitd’environ10%lachargedesancienscâbles.Lamiseenchargedelapremièrefamillen’apaseud’effetsensiblesurlerythmederupturedefilsalorsqueladiminutiondecontraintede20%apratiquementstoppélesrupturesdefils.L’interdictiondespoidslourdsréduitparcontreconsidérablementlesdéplacementsverticauxlorsdupassagedeschargesmobiles,ilestdoncraisonnabled’espérerqueleseffetsdespetitsdébattement auniveaudes contacts interfilairessoientmoinsagressifs;

unepréalerteavantinterdictiontotaleprovoquantuneinspectionvisuelle,uneréuniondestechniciensetéventuellementinvestigationscomplémentaires;

interdictiontotaledelacirculation.

Ladéterminationdesseuilsestbaséesuruneanalysecomplète du fonctionnement de l’ouvrage et deséléments disponibles pour évaluer l’état actuel descâbles.Unouplusieursseuilssontfixéspourchaqueniveau de pré alerte puis d’alerte sur la base desprincipessuivants:

nombre de ruptures de fils sur une longueurglissantecorrespondantàquelquespasdetoronnage.(Caractérise le risque de rupture du câble sur unelongueurnepermettantpas leréancragede l’effortlibéréparlefilrompu);

nombrederupturesdefilssurunegrandelongueurdecâble(caractérisel’évolutionglobaleetrégulièredel’endommagementducâble,évolutionquin’estpasforcémentdétectéeparlecritèrelocal…);

augmentation de la fréquence des ruptures sur lalongueur glissante correspondant àquelquespasdetoronnage.Cettefréquenceestpriseencomptesousforme du nombre de fils rompus sur une semaineglissante par exemple. Il est en effet raisonnablede penser que la rupture d’un toron élémentaire

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Photo 10 : pont Ancenis – Source : Patrick Losset (Cete du Sud-Ouest)



endommagéetsollicitéàchargeconstanteseproduitdelamanièresuivante:lerythmedesrupturesaugmentedemanièreexponentielle(chaqueruptureaccroissantla contrainte dans les fils restants, la rupture finales’effectuepar rupture quasi simultanéedes derniersfilsconstituant25à35%dunombreinitialdefils.Larupturefinaleintervientlorsquelesderniersfilsnepeuventplusreprendrel’effortsollicitantenajoutantleurscapacités.Lesconstatseffectuéslorsderupturesàchargeconstantedetoronsélémentairesendommagésutilisés dans les câbles de ponts suspendus laissentpenserquelasemaineestl’unitédetempspertinentepourdétecterl’accélérationdesruptures.

Leconstatvisueldelaruptured’untorondoittoujoursêtreconsidérécommeunsignegravedanslamesureouilpeuttraduirel’étatgénéraldestoronsetdoncêtrelesymptômed’uncâbleàlalimitedelarupture.Lesrupturesd’unnombresignificatifdefilsàproximitéimmédiate ou à l’intérieur d’un culot doivent êtreconsidérées avec lamêmeprudenceet cecipour lesmêmesraisons


[1]LespontssuspendusenFrance.Lcpc-Sétra.

[2]Rapportde stageLcpc- IutNantes.Étudedescaractéristiques résiduelles des câbles du pont deTancarville ; H. Loire, P. Brevet, L. Lettelier, 21Février,21Avril2000.

Photo 11 : pont auto ancré de Rivesaltes – Source : J. L. Boucher

[3]Compterendud’examensd’expertises.Toronsdescâbles porteurs de la suspension d’origine du pontd’Aquitaine(aprèsdépose) ;P.Brevet,LcpcNantes(09/02/2006).

[4]PontdeTancarvilleExamenvisueldelasuspensiondéposée Lcpc Nantes ; L. Letell ier, V. Gary,P.Brevet.

[5] Surveillance acoustique des câbles. Approchethéorique appareillage ; J.L. Robert, D. Bruhat,J.P. Gervais, R. Laloux, N. Rumiano, M. Desmas,(bulletindeliaisondesPontsetChausséen°169).

[6] Haubans recommandations de la commissioninterministérielledelaprécontrainte.Sétra.

[7] Fatigue des câbles de haubanage. Organisationetprincipauxrésultatsduprogrammederecherchesdirigé par le Lcpc ; J.P. Gourmelon ; Bulletin deslaboratoiresdesPontsetChausséesn°244-245.

[8]Microstructureetpropriétésmécaniquesdesacierspourcâble.SynthèsedestravauxduLcpc.Plasticitéetendommagement(1970-2000).P.Brevet,F.Olivie,J.P.Guilbaud,A.Raharinaivo;BulletindeslaboratoiresdesPontsetChausséesn°249.

[9]Microstructureetpropriétésmécaniquesdesacierspourcâble.SynthèsedestravauxduLcpc–ténacitéFissuration sous contrainte et fatigue (1970-2000),P. Brevet, A. Raharinaivo, D. Siegert ; Bulletin deslaboratoiresdesPontsetChausséesn°250-251.

[10]StrmtgGuideRm1.

[11]Itseoa3.4.1et3.4.2.

[12]Newsletteronlong-spanbridge(longspanbridgeengineeringcenter,Honshu-ShikokubridgeautorityDecember2003).

[13]Hautesurveillanceetévaluationdel’aptitudeauservicedupontsuspendud’Aquitaine.T.Kretzetal;

Bulletin des laboratoires des Ponts et Chausséesn°260.

[14] Approche probabiliste de la résistancerésiduel le des câbles de suspension.

CollectionétudesetrecherchesdesLcpc- sérieouvragesd’art–n°57 sous la

directiondeChristianCrémonaenpartenariat avec l’université de

Bordeaux1.


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Toutel’ambiguïtédespontsrésidedanslefaitqu’ilsconstituent à la fois une rupture artificielle dans lepaysage traversé et une liaison entre deux paysagesauparavantséparés.Objetsfaçonnésparl’homme,ilsmarquentlespaysagesparleurslignesgéométriques.Larencontreentreceslignesetlesformesnaturellesdessitesd’implantationreprésentetoutl’enjeudecesconstructions,etced’autantplusquandcessitessontditsprotégéspourleurintérêtnaturelouculturel.

qu’est-ce qu’un site naturel ou culturel protégé ?

Letermedesites naturels protégésrenvoieàplusieurscasdefigures:

dessitesprotégésparuneréglementation,parexempledesparcsnationauxoudesréservesnaturelles;

desespacesprotégéspardesConseilsGénérauxoudesconseilsspécifiquestelsqueleConservatoireduLittoral ou les Conservatoires régionaux d’espacesnaturels;

des espaces soumis à une certaine obligation derésultatsmaisenprivilégiantlesmoyenscontractuels,telsquelessitesNatura2000.

Quantautermedesites culturels protégés,ilrenvoieaux:

sites classés et protégés par l’Unesco au niveaumondial. Dans l’inventaire du patrimoine mondialsontnotammentdéfinis lespaysagesculturels,dontl’intérêtdoitêtrelacombinaisondelanatureetdelamaindel’homme;

sitesclassésauniveaunationalparmilesmonumentsnaturels et sites à caractère artistique, historique,scientifique,légendaireoupittoresque,telsquedéfinisdanslaloidu2mai1930(annuléeetremplacéeen2000parl’ordonnancen°2000-914du18septembre2000).Avantd’êtredits «classés», les sitespassentparunpremierniveaudeprotectiondanslequelilssontdits«inscrits»,correspondantàlareconnaissancedeleurintérêtetimpliquantunevigilanceparticulière.

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ÉmilieLuangkhot

Dans tous ces sites qui constituent le patrimoine àpréserver, la démarchedeprojet n’est généralementpasradicalementmodifiéeparlaprotectionaccordéeausite,maisl’attentionportéeàl’insertionpaysagèredel’ouvrageainsiqu’àsonarchitecturen’enseraqueplussoutenue.

L’insertion paysagère - cadre réglementaire

Les études architecturales et d’insertion paysagèrepermettrontdefaireémergerunouvragequipourradeveniruncréateur,unrévélateurouunobservatoiredupaysage,toutenpréservantlesqualitésreconnuesdecedernier.Encesens,différentstextesréglementairesmontrentlapolitiquedel’Étatvisantàgénéraliserlesbonnespratiques.

Loi du 10 juillet 1976sur la protection de la Nature.L’article2exigeexplicitementqu’uneétuded’impactsoit menée dans tous projets d’infrastructures, avecuneresponsabilisationdumaîtred’ouvrage.

Circulaire du 24 septembre 1984 relative à la qualité paysagère et architecturale des ouvrages routiers, Direction des Routes.Cette circulaire met l’accent sur le fait que «lesaspirationsàlaqualitépaysagèreetarchitecturalenepeuventêtretraitéesindépendammentdesimpératifsfonctionnelsquiconditionnentlesniveauxdeserviceet de sécurité et la longévité des ouvrages». Ellepréconiseuneanalysedesitepréalableàl’élaborationd’objectifsàatteindrepourleprojet,quiserontdéfinisdèsle«niveaud’avant-projetd’opérations».Selonlacatégoriedel’ouvrageconcerné,cesobjectifspeuventêtredéclinéssuivantquatreorientations:

ouvragedestinéessentiellementà s’adapterau siteexistant;

ouvrage destiné essentiellement à s’adapter à unsitefutur;

ouvragevouéàdevenirunélémentdominantdusitecarimposéausite;

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ouvrage sur lequel on veut délibérément attirerl’attention.Si la collaboration avec des paysagistes, architectesou plasticiens est mentionnée, elle n’est toutefoispas obligatoire si le chef de projet est en mesure«d’assumerseull’esthétiquedel’ouvrage».

Circulaire n°87-88 du 27 octobre 1987 relative aux modalités d’établissement et d’instruction des dossiers techniques concernant la construction et l’aménagement des autoroutes concédées et laCirculaire n° 94-56 du 5 mai 1994, définissant les modalités d’élaboration, d’instruction et d’approbation des opérations d’investissements sur le réseau routier national non concédé, Direction des Routes.Toutesdeuxréviséesparunenouvellecirculairesortieenjanvier2008,maisdontl’annexeouvragesd’artestencoursdepréparation,ellestraitentessentiellement,dans la partie ouvrages d’art, des ouvrages noncourants.L’objectifarchitecturaldel’ouvragedoitêtreproposédèsl’étudepréliminaire,aprèsrecensementdescontraintesdusite.Danslecasdesitesculturelsprotégés,inscritsouclassés,ilyaobligationdeconsulterl’ArchitectedesBâtimentsdeFranceresponsabledusiteconcerné.Tousdocumentsgraphiquesquirendentcompted’unerecherchearchitecturaleentrentdanslacompositiondudossierd’étudespréliminaires.

Circulaire n° 96-19 du 12 décembre 1995,relative à la politique « 1 % paysage et développement » sur les autoroutes et les grands itinéraires interrégionaux, Direction des Routes. Modifiée et remplacée par la circulaire du 31 mars 2005.Au départ, el le se concentrait plutôt sur undéveloppement économique des zones voisines desinfrastructures,surlesexemplesdel’A20etl’A75.Parlasuite,lesobjectifsréaffirmésparlacirculairede2005sontde«maîtriserleseffetsinduitsparl’infrastructuretoutenpromouvantlesvaleursnaturelles,culturelles,fonctionnelles, esthétiques et émotionnelles despaysagesetleurévolutionqualitative».Pourcefaire,1%dumontantdechaqueopérationest alloué par l’État afin de lancer une démarched’analyseterritorialeetpaysagèreetpouraccompagnerles actions de valorisation et développement desterritoires.

Les bonnes pratiques au sein du ministère

Aujourlejour,lapolitiquedécriteparcescirculairesau sein de la Direction des Routes a été en grandepartie mise en place par les actions du Sétra. Danssonrôledeproductionetdiffusiondel’étatdel’artfrançais, le Sétra a, par exemple, publié en1969 le

• GUided’ESTthétiquedesOuvragesd’Art(Guest69),undesraresouvragesàdonnerdesélémentspratiquesderéflexionpourunebonneinsertionpaysagèredesouvragesd’art.Ainsi,depuislesannées1970,leSétraaintégrédanssadémarchedeprojetdespréoccupationsdequalitéarchitecturale,quiseressententégalementdans ses missions d’aide à la maîtrise d’ouvragepublique,autraversdesavisetconseilssurlesavant-projetsetprojetsdetouslesgrandsouvragesréaliséssurleréseaunational.

Néanmoins, il est ànoterqu’étantdonnée laduréede vied’unpont, il s’inscritdansunpaysageoù selisentlepasséetleprésent,maiségalementl’avenir.Ilpeuts’avérernécessaire,parexemple,deprévoirundoublementpossibledesouvragesdès lespremièresétudesetdeveilleràsafaisabilitéetàsonintégrationdans le paysage. Le ministère de l’Équipement aencouragé ce type de démarche par le biais despalmarès des Rubans d’Or. Mis en place en 1991par M. Christian Leyrit, directeur des Routes, ilsrécompensaientlesmeilleursexemplesd’intégrationde la qualité paysagère et architecturale lors de laconstruction de nouvelles infrastructures routièresdel’État.Ces rubans d’or, décernés tous les 2 ans jusqu’à ladernière édition en 2002, permettaient de stimulerlesbonnesinitiativesetdefaireconnaîtrelesbonnespratiques.Lescritèresdechoixdéveloppésetenrichisau fil des ans rendent compte de l’évolution despréoccupations de l’État concernant le domaineroutier:auxcritèresdequalitépaysagère,sécuritéetconfort se sont ajoutés les critères écologiques, quiont abouti à la création, depuis l’édition de 1997,de la catégorie «Rubans Verts» récompensant lesréalisationsàcaractèreécologique.

L’unedes autoroutesde l’Étatqui a reçu leplusderécompense pour ses ouvrages d’art est l’A75, «laMéridienne»,quiestunvéritableparcoursdécouverteà travers le Massif Central. Les ouvrages de cetteautoroute permettent d’illustrer les quatre grandesorientationsexplicitéesdanslacirculairedelaDirectiondesRoutesdu24septembre1984,àl’exceptiondelacatégorie«ouvragedestinéessentiellementàs’adapteràunsitefutur»,quiconcerneplusparticulièrementdesprojetsenmilieuurbainoupéri-urbain.Ainsi, sur une sélection d’ouvrages, je propose, àtitrepersonnel,leclassementsuivant,quines’appuiepassurdesorientationsdécritesdanslesdocumentstechniques, mais sur l’observation de ces ouvragesfinis,enessayantdecomprendrelesintentionsquiontpuêtreàl’originedeschoixdeconception.


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Une sélection d’ouvrages sur l’A75

Ouvragedestinéessentiellementàs’adapterausiteexistant.

Ouvragesurlequelonveutattirerl’attention.

Ouvragedestinéàdevenirunélémentdominantcarimposéausite.

Viaducs du Piou et du Rioulong – 1995Architecte:M.FraleuÉtudes:EuropeÉtudesGecti(Eeg)Ces deux ouvrages, exceptions faites de leurslongueurs,sontidentiquescarsituésà2kmdedistancesurl’itinéraire.Malgréleursdimensionsimposantes,ilnoussemblequel’intégrationausiteestparticulièrementsoignée,et letraitementdespilesetdutablier identiquesurlesdeuxouvragespermettentdedonneruneunitéàcetronçond’itinéraire.

Arc d’Antrenas – 1994Ruban d’Argent 1995 catégorie «petit ouvragesd’art»Architectes:MM.DezeuzeetZirkÉtudesconception:SétraÉtudes construction/réalisation : Société d’étudesR.FoucaultetAssociésLalignedecetouvragevudeloinnousfaitpenserqueleschoixdeconceptiononétéorientésparlavolontéd’adaptationausite.Néanmoins, la forme et la couleur, dans unevue rapprochée, nous fait aussi penser que lesc o n c e p t e u r s v o u l a i e n t é g a l e m e n t a t t i r e rl’attention des automobilistes sur cet ouvrage(4ecatégorie:«ouvragesurlequelonveutdélibérémentattirerl’attention).

Pont de la truyère – 1992Ruband’Or1993catégorie«grandsouvraged’art»Architecte:M.SpielmannÉtudes:CeteLyonavecEuropeÉtudesGecti(Eeg)C’estlaproximitédecepontavecleviaducdeGarabitqui a conditionné les choix d’implantation et deconceptionpourcetouvrage.

Crédit photos : Gérard Forquet (Sétra)



un exemple d’ouvrage de franchissement courantArchitecte:M.LavigneÉtudesd’exécution:BeIngérop,Clermont-Ferrand.Cetouvrages’insèredansunpaysagerelativementbanaletc’estluiquiendevientunélémentmarquant.

Pont Monobéquille de la Mothe – 1992Ruband’Or1993,catégorie«petitouvraged’art»Architecte:M.MikaelianÉtudes:Ioa,SétraCetouvrages’insèredansunpaysagerelativementbanaletc’estluiquiendevientunélémentmarquant.

Viaduc de Millau – 2005Architecte:SirNormanFosterÉtudes conception : Eeg, Foster and Partners,R.FoucaultetAssociés,SogelergÉtudesconstruction/réalisation:BeGreisch.Cetouvragepharemarqueclairementlepaysagedéjàexceptionnel.

Ouvrage du Truc de la Fare – 1993Architecte:CabinetSobercoÉtudesconception:SétraÉtudesconstruction/réalisation:IoaCetouvragecourantpossèdeunestructureaérienne,quioccupeunespacerelativementimportantaudessusdes automobilistes, démontrant une volonté de sedémarquerdansunpaysagerelativementbanal.

Viaduc de Verrières – 2004Architecte:M.MascarelliÉtudes:SétraBienquedominantparsesdimensions,cetouvragenoussembleavoirététraitédefaçonàêtrerelativementdiscret:lespilesetletablierontreçuuntraitementsoignémaissobre.

un exemple de passage à fauneArchitecte:CabinetMarion-HoldebachÉtudes:Itc,Clermont-FerrandCet exemple a été choisi car i l nous sembleparticulièrementsoigné.


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Conclusion et perspectives

Ladémarchedeconceptiondepontsneufsdanslessites naturels ou culturels protégés ne présente pasde spécificité modifiant radicalement la démarchedeprojetd’ouvraged’art, sicen’estdescontraintessupplémentaires,donnéesparlemaîtred’ouvrageoul’organismedeprotection.Lesétudesseferontaucaspascas,enaccordantunsoinparticulierauxétudesarchitecturalesetd’insertionpaysagèredel’ouvrage.Il peut alors sembler étonnant que le texte leplus important concernant la qualité paysagère etarchitecturale des ouvrages routiers n’ait pas étérévisé depuis 1984. Ce fait tient principalementà la grande ouverture du texte qui laissait toutel’initiativenécessairepourquelacollaborationentrearchitecte et ingénieur se fasse dans les meilleuresconditions et ce,dès les étudespréliminaires.Danslapratique,lesdémarchesontbienévolué,cherchantaujourd’huiégalementàintégrerlesproblématiquesdedéveloppementdurable,aveclesimpactssociaux,économiques et environnementaux de plus en plusprégnantsdanslesprojets.

Enfin, pour élargir le cadre d’une approchepatrimonialistedesponts,nouspourronsremarquerque dans la tradition française de l’aménagementurbain,lesouvragesd’artonttoujoursétéemployésàtitremonumentaletartistique,avecleurpropreintérêthistoriqueetculturelquien fontdesmonumentsàpart entière, dont la préservation devient un enjeumajeur.Ainsi, le pont comme élément perturbateur d’unpatrimoine à préserver ou bien le pont commepatrimoineàpartentière,sontdesthèmesquiémergentet sur lesquelsune formenouvellede collaborationnouvelleentreingénieurs,architectesetprofessionnelsdupatrimoineméritedesefairejour


Ouvrages d’art remarquables et leurs sites, Cgpc,mai1995.

Plaquettes«Rubansd’Or».

«Ouvrages d’Art», revue Monuments Historiques,n°double150/151,avril-juin1987.

Le Paysage et la Route, document de travail de laDirectiondesRoutes,juillet2003.

La Nature et la Route, document de travail de laDirectiondesRoutes,mars2004.


Soutien à l’innovation routièreAppel à projets d’innovation pour l’année 2009

Danslecadredudispositifdesoutienàl’innovation,leSétravientdelancerl’appelàprojets2009.

Lestrois thèmesretenuscetteannéepourfairel’objetd’expérimentationd’innovationssontlessuivants:

optimisation de l’usage des réseaux périurbains,pérennité du patrimoine d’ouvrages d’art,matériaux durables.

Lecahier des chargesestdisponiblesurlesite:www.marches-publics.gouv.fr (faire une recherche avec le mot « innovation »).

Le dossier de consultation peut également êtredemandéparcourrielàl’adressesuivante:[email protected]

Les entreprises qui souhaitent bénéficier de cedispositif doivent proposer leur(s) innovation(s)avant le 21 avril 2009.

Le thème « Pérennité du patrimoine d’ouvrages d’art »Au cours des années 1960, la France a mené unvaste programme de modernisation de son réseauroutier, programme comprenant notamment denombreusesconstructionsd’ouvragesd’art,classiquesouexceptionnels.Cepatrimoineestaujourd’huiaffectépardesdégradationsdedifférentsniveauxdegravité,nécessitantunesurveillanceaccrueetdesméthodesdetraitementoptimisantl’usagedescapacitésfinancièresdesmaîtresd’ouvrages.Les recherches menées depuis quelques années ontaboutiàlamiseaupointd’outilspermettantd’établirdesdiagnosticsprécisvoiredesméthodesdeprotectionou de réparation. Pour les ouvrages en béton, cesméthodes reposant sur l’analyse de phénomèneschimiques ou électrochimiques restent encore dediffusionrestreintemalgrél’étenduedesbesoins.Il est maintenant recherché de nouveaux procédéspermettantd’élargir ladiffusiondecesméthodesetoutils.L’expérienceaégalementmontréquedesdispositionsnouvelles prises en compte dès la construction desouvragesseraientdenatureàfaciliterlesdiagnosticsetlamaintenanceultérieurs.Des techniques de réparation ou de confortementprolongeantsensiblementladuréedeviedesouvragessontégalementrecherchées.

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FinalitésL’objectif général se décline suivant plusieurs voiesdeprogrès:

prendre en compte les impacts du changementclimatique;

promouvoirdenouvellestechniquesderenforcementprolongeantladuréedeviedesouvrages;

simplifierl’usagedesméthodesetoutilsdediagnosticde l’état des ouvrages notamment en réduisant lenombreetladuréedesinspectionsdesuivi.

Domaines d’applicationLesinnovationsattenduesconcernentle diagnostic, le confortement ou la gestiondesouvragesexistants.

Pourlediagnostic,sontnotammentvisés:lesouvrages enbétonarmé (maladiedubétonou

corrosiondesarmatures);lesouvragesenbétonprécontraint(durabilitédela

précontrainte,notammentextérieure);les ouvrages bi-poutres (diagnostics de la fatigue

dumétal);lesouvragesàhaubansoupontssuspendus(ruptures

desbrins).

Lesaxesdeprogrèspeuventparexempleportersur:une évaluation simple de l’étendue des réactions

chimiquesdégradantlesbétons;ladétectiondesrupturesdebrindanslescâbles;ladétectiondelacorrosiondesarmatures;l’inspection non destructive et l’utilisation des

drones;dans des cas exceptionnels, des systèmes de

télésurveillanceencontinuavectechnologiesansfil.

Pourlesconfortements,sontnotammentviséspourlesouvragesanciens:

l’usagedesmatériauxcompositescollés;lestraitementsélectrochimiquescommelaprotection

cathodique,ladéchlorurationetlaréalcalinisation.

Pourlagestion,sontattenduesdenouvellesméthodesde priorisation basées sur des analyses technico-économiques comme l’approchecoûts-bénéfices, enyincorporantdesméthodesd’analysederisques.

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Mise en service du prototype Chamoa

Généralités

LaCHaîneAlgorithmiqueModulaireOuvragesd’Art(Chamoa)estdestinéeàjustifierlesouvragescourantsconformémentauxrèglesEurocodes.

Comptetenudesfortesmodificationsapportéesparlesnormeseuropéennes,cettechaîneestentièrementnouvelle. Cette première version constitue unprototype.ÀcetitreelleselimiteauxouvrageslespluscourantsquesontlespontscadresetportiquesdetypePicfetPipoetlespontsdallesdehauteurconstantedetypePsidaetPsidp.

Ellepermetdecalculerlesouvragesetd’endimensionnerles éléments résistants principaux (ferraillage,précontrainte, optimisation de la géométrie desélémentsdestructure).Ellefournitlesjustificationsdétailléesconformesauxrèglesdel’Eurocodedetouteslespartiesdel’ouvrage.Ellenepermetpas,danscettepremièreversion,deproposerdesprincipesdétaillésdeferraillage,cequi fera l’objetdedéveloppementsultérieurs.

Mode d’emploi

L’ensembledesfichiersestdisponiblesurlesiteftpduSétraàl’adresseftp.setra.fr.Seconnectersousleloginetpwd«chamoa».Cesitecontient:

unedocumentationenpdfpartyped’ouvrage.Elledécritlerôleduprogramme,sesdonnées,lesméthodesdecalculsutiliséesetunfichiercommentépar typed’ouvrage;

un exécutable permettant d’installer l’interface desaisiedesdonnées(sousWindows©)pourles4typesd’ouvragescitésci-dessus.

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Demande de passage Sétra

PourfaireuncalculauSétra,l’utilisateurdoitd’abordsaisirsesdonnéesavecl’interfacefournipuislesvérifierenéditantunrappeldecelles-ci.

Lorsquelefichierdedonnéesestcomplet,l’utilisateurpasse commandeducalcul auSétra.Lebarèmedesprixestdisponiblesurlesite.

Pourtouteinformation,s’adresserà:[email protected]


Stages

Ponts Formation Édition : la formation continue de l’École des Ponts dans le domaine des ouvrages d’art

Pontsenmaçonneriemodule2:répareretadapter 24 au 25 mars 2009

Cycle«conduireunprojetd’ouvragesd’art»module2:contractualiseretpiloterlaconception

25 au 27 mars 2009

Élargissementdespontsenmaçonnerie 26 mars 2009

Cycle«Inspectiondesouvragesd’art»module2:grandsouvragesenbétonprécontraint

13 mai 2009

Cycle«Inspectiondesouvragesd’art»module3:ouvragesdesoutènementnoncourants

26, 27 mai 2009 et le 28 1/2 journée

Cycle«Inspectiondesouvragesd’art»module4:ouvragesmétalliquesetpontsàcâbles

3 au 5 juin 2009

Cycle«Inspectiondesouvragesd’art»module4:ouvragesmétalliquesetpontsàcâbles-1repartie

3 juin 2009 et le 4 1/2 journée

Concevoirunsystèmed’évacuationdeseauxdespontsroutiers 4 juin 2009

Prévenirlesrisquesderéactionsulfatiqueinternedanslesbétons 4 juin 2009 et le 5 1/2 journée

Protégerlesouvragesmétalliquescontrelacorrosion 9 au 10 juin 2009

RenseignementsetprogrammesdétaillésdesstagesEnpc: tél:0144582728ousite:http://pfe.enpc.frRenseignementsconcernantlescyclesinternationaux: tél:0144582828ou2827.


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Publications

• Surveillance et entretien des ouvrages d’art2e partie – Fascicule -2 – Ponts à haubans

Instruction techniqueRéférence : 0845 - Septembre 2008 - 46 pages - Prix de vente : 29 euros

Cedocumentestl’undes21fasciculesquicomposentla deuxième partie de l’Instruction technique pourla surveillance et l’entretien des ouvrages d’art du19octobre 1979 révisée. Destiné par nature auxservices de l’État, il s’adresse aux gestionnaires depontsàhaubans.Ilneconstituepasunguidecompletd’entretiendecetypedepont,maisdoitpermettreaugestionnairedejugerdel’opportunitéderecourirauxdifférentestechniques d’auscultation et de diagnostic dans lecadredesesmissionsdesurveillance.Lesprescriptionsdecedocumentpourrontdoncêtreutilesàtouslesgestionnairesdepontsoupasserellesà haubans, y compris ceux qui ont en charge despatrimoinesdépartementauxoucommunaux.

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• Textes et documents techniques essentiels ouvrages d’art Mise à jour décembre 200

RépertoireRéférence : 0902w - Janvier 2009 - 98 pages

Cedocumentestunrépertoiredestextesréglementairesenvigueuretdocumentsguidesessentielsconcernantlaconception, l’exécutionet lagestiondespontsetsoutènements(ycomprisfondationsetéquipements),leursmatériauxconstitutifs,ainsiquelestunnels.

Ce document est disponible en téléchargement sur les sites internet et intranet du Sétra :• internet : http://www.setra.equipement.gouv.fr• i2 (réseau du Ministère) : http://intra.setra.i2


Ce document est disponible en téléchargement sur les sites internet et intranet du Sétra :• internet : http://www.setra.equipement.gouv.fr• i2 (réseau du Ministère) : http://intra.setra.i2

• L’exploitation hivernale des ponts - un comportement h i verna l par t i cu l i e r, des contra in tes spéc i f iques d’exploitationNote d’information n°131 - Conception Sécurité Équipement ExploitationRéférence : 0908w - Janvier 2009 - 12 pagesDestinée à l’ensemble des gestionnaires routiersconcernés par la présence de ponts sur leur réseau,cettenoted’informationapourobjectif:•defaireunétatdeslieuxdesconnaissances,juridiques,scientifiques et techniques du fonctionnement despontsexposésauxintempérieshivernales,•deproposeruncertainnombredepréconisations,sanstoutefoisviseràl’exhaustivitémaisendonnantdespistesentermesdesurveillance,d’organisationetdechoixdetraitement,et ceafindegarantir lapérennitéde l’ouvrage toutens’assurantdubonusagedes fondantsroutiersauregarddudéveloppementdurable(sécuritédesusagers,protectiondel’environnement...).Cette note n’ambitionne pas d’apporter toutes lessolutionsmaisbiendeposer lesquestionsainsiquedeproposerdespistesdesolution.

• Ouvrages édités par le Lcpc

Évaluation structurale des ponts - Rapport de synthèse de l’opération de recherche « sécurité structurale des ponts » (2004 - 2007)

Référence : OA 61 - Novembre 2008 - 272 pages - Prix de vente : 45 eurosCe rapport présente les principaux résultats del’opération de recherche «Sécurité structurale desponts»(2004-2007).Lestravauxmenésonteupourfinalitéd’étendreladémarchebaséesurlathéoriedela fiabilité à l’analyse de la performance structuraleen intégrant les composantes «conséquences» et«interventions».L’opérationnes’estdoncpasstructuréeautourdeproblèmes techniques,maisau traversdetrois sujetsd’étude transversaux identifiésparmi lesétapes d’une évaluation probabiliste des risques :meilleure modélisation des incertitudes et des étatslimitespourdesélémentsdégradés,intégrationd’uneanalyseensystèmedanslecalculdelaprobabilitédedéfaillanced’unouvrageafindemieuxtenircomptedescapacitésderedondance,etétudedesconséquencesliéesàlapertedeperformanceetaideàladécisionpourladéterminationdesinterventions.Cestroisthèmesontformél’ossaturedel’opérationsousformedetroisaxesd’étude.Lerapportestdiviséenuneintroductionetdouzechapitresquiillustrentlesrésultatsobtenussur lesdivers sujetsde recherche.Lerapport insisteautant sur les apports théoriques et expérimentauxdesétudesmenéesquesurlavalorisationdecertainsoutilsinformatiques.


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• Ouvrages édités par le Lcpc

Durabilité du béton armé et de ses constituants : maîtrise et approche performantielle

Référence : OA 62 - Novembre 2008 - 284 pages - Prix de vente : 45 euros

L’opération de recherche «Durabilité du bétonarmé et de ses constituants : maîtrise et approcheperformantielle»(2001-2005)rassemblaitdifférentspartenaires du réseau des Lpc, des laboratoiresuniversitairesetduprivé.LesactionsproposéesdanscetteOpérationvisaientàunemeilleureconnaissancedespropriétésrelativesàladurabilitédubétonarméet de ses constituants, en particulier celle associéeauxprocessusdetransportdanslebéton,ainsiqu’audéveloppementd’outils pour quantifier etmaîtrisercettedurabilité.Cette Opération de Recherche marque une étapeoriginaleetmajeuredansl’approchedeladurabilitéetdelaformulationdesbétons,notammentparlamiseaupointd’uneapprocheperformantielleetprédictivedeladurabilitédesstructuresenbétonarmésurlabased’indicateursdedurabilité,combinantexpériencesetmodélisation.Différentssujetsontététraités,telsquelamodélisationdelacarbonatationdubéton,lesspécificitésdesBhp,la durabilité du béton soumis au gel, ou encore lediagnostic des bétons soumis à un incendie. Lestraitements électrochimiques de déchloruration dubétonarméontégalementétéétudiés.Cet ouvrage récapitule le contexte et les objectifs,les principaux éléments relatifs à l’organisation duprojet,notammentleséquipesparticipantes,ainsiquelesdifférentsdocumentsetproduitsdirects issusdel’OpérationdeRecherche(Partie1etAnnexe).Cetouvrage inclut également les actes des 2es JournéesDurabilité du Réseau des Lcpc «Durabilité 2006:Méthodes d’essais et applications» organisées enclôturedel’opération(Partie2),ainsiquelesméthodesdemesureetd’essaiproposées(Partie3).


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