sciences et techniques du génie civil -...

LILLE - 16 ET 17 JUIN 2010

LES PLÉNIÈRES 2010 DU LCPCET DU SétraSciences et techniquesdu Génie Civil

JOURNÉESOUVRAGES D’ART

Fabien RENAUDIN – Hervé EICHWALD /25

GUIDE OA EN REMBLAI RENFORCE PAR ELEMENTS METALLIQUES

LILLE 16 ET 17 JUIN 2010

LES PLÉNIÈRES 2010 DU LCPC ET DU SétraSciences et techniquesdu Génie Civil


GUIDE LCPC

F. RENAUDIN – DOA CETE DE L’ESTH. EICHWALD – LRPC STRASBOURG CETE DE L’EST






Un guide du programme de recherche LCPC 2006-2009

• Programme N – Opération 11 N 065Sujet 4 : Pathologies, diagnostic et réparation des murs de soutènementDirecteur technique : B. GODARTResponsable d'opération : C. AUBAGNAC

• Guide élaboré par un groupe de travail- F. RENAUDIN (CETE DE L'EST) – responsable du sujet- C. AUBAGNAC (LRPC Autun)- H. EICHWALD (LRPC Strasbourg)- S. FAUCHET (LREP)- L. JOLY (LRPC Nancy)- D. PRZYBYLA (LRPC Strasbourg)- J.C. WENDLING (LRPC Autun)• Ont également collaboré à sa rédaction :

E. BOURGEOIS (LCPC)- A. CORFDIR (ENPC)






Pourquoi un guide ?• Expérience acquise lors de la démarche « IQOA- mur »

Données recueillies sur des murs existants ayant jusqu’à une trentaine d’années de service;

• Evolution des méthodes d’investigation Evaluation de l’état de corrosion des éléments de renforcement

• Evolution de la conception des mursNorme NF P 94-270 de juillet 2009

• Besoin de recommandations Prescriptions sur des ouvrages à construireEtudes de réparation par clouage et contrôle de ces travaux






SommaireChapitre 1 – Introduction

Chapitre 2 – Présentation de la technologie des ouvrages en remblai renforcé par éléments métalliques

Chapitre 3 – La pathologie des murs en remblai renforcé par éléments métalliques

Chapitre 4 – Les techniques d'investigation

Chapitre 5 – Surveillance et évaluation de l’état des ouvrages existants

Chapitre 6 – Recommandations sur la prise en compte de la surveillance et de l’entretien dans la conception des ouvrages

Chapitre 7 – Réparation des ouvrages en remblai renforcé par éléments métalliques






Chapitre 1 - Introduction• Les enjeux

Patrimoine important Pathologies prématurées (corrosion d’armatures) sur une certaine génération d’ouvrage

• La cible du guideMaîtres d'ouvrage et maîtres d'œuvre, constructeurs et gestionnaires d'ouvrages;Laboratoires (investigations, contrôle extérieur);Bureaux d'études (diagnostic, pronostic, projet de réparation);

• Le domaine d’applicationDiagnostic et renforcement des ouvrages en remblai renforcé de type « murs de soutènement », «culées mixtes » ou «culées porteuses relevant du procédé « Terre Armée© »Développement approfondi de la problématique de la corrosion des armatures de renforcement qui gouverne la sécurité à long terme de ces ouvrages






Chapitre 2 – Présentation de la technologie

• Historique- 1963 : brevet par M. Vidal : procédé “Terre

Armée”;- 1965 : 1er mur construit à Pragnères dans les

Pyrénées, armatures en bande; - 1971 : écaille béton cruciforme;- 1967 – 1976 : plusieurs matériaux utilisés pour

les armatures: aluminium, acier inoxydable, acier lisse galvanisé (Sendzimir)...

- À partir de 1976 : armatures haute adhérence en acier galvanisé au trempé et épaisseur sacrifiée à la corrosion;

- 1979 : recommandations – règles de l’art –SETRA - LCPC

- 1988 : parement treillis soudé- aujourd’hui : d’autres procédés se développent...






ConstitutionParement, remblai

Armatures métalliques

Fonctionnement interneFrottement sol / armatures

Amélioration des caractéristiques du sol






Mur de soutènement Mur en aile

Culée porteuse en site immergé Culée avec pieux extérieurs

Domaine d’emploi






Chapitre 3 – La pathologie des murs

1 - Origine des désordres

2 - L’évaluation IQOA des murs en remblai renforcé par éléments métalliques

3 - La corrosion des armatures de renforcement en acier galvanisé dans les sols

Annexe 1 - Retour d’expérience d’investigations sur ouvrages

Annexe 2 - Monographies de pathologies






Origine des désordres• Principal désordre : corrosion des armatures

métalliquesRecensé sur les ouvrages construits avant 1977 (armatures en métaux passivables : alliage d’aluminium, acier inoxydable; armatures lisses en acier doux de 3 mm d’épaisseur avec galvanisation Sendzimir)Aggravé par défaut de conception, environnement agressif ;

• Autres désordresRupture d’armatures à l’attache au parement (défaut de compactage des couches de remblai inférieures);

Fuites des matériaux fins du remblai;

Déformations de murs dans des contextes géotechniques délicats;

Fissuration et faïençage des éléments préfabriqués en béton du parement;

Corrosion

Fuites de remblaiFissuration






• ConstatsCorrosion des armatures en acier lisse de 3

mm dépassant la loi de corrosion considérée aujourd’hui pour la justification;

Pas de corrosion anormale des armatures haute adhérence de 5 mm d’épaisseur ;

Retour d’expérience sur murs existants

K = 1,80

00

.eeK

RR ∆=

∆Relation perte d’épaisseur / perte de résistance :






Chapitre 4 – Les techniques d’investigation

1 - Evaluation de la corrosion par accès direct à l’armature sur site

2 - Les méthodes électrochimiques

3 - Evaluation des facteurs influençant la corrosion

4 - Le choix des zones d’investigations

5 - Le choix des méthodes d’investigations






Evaluation de la corrosion

LE CAROTTAGE

LES FOUILLES

LES TEMOINS DE DURABILITE

•Méthodes pour accéder aux armatures






Les essais de laboratoire

• Les armatures- état visuel; - géométrie résiduelle (pertes d’épaisseur de zinc et d’acier par face)- résistance résiduelle àrupture en traction

• Le sol- teneur en eau;- résistivité du sol;- pH;- teneurs en sels solubles (chlorures,sulfates);- présence de sulfures;






Chapitre 5 – Surveillance et évaluation de l’état des ouvrages existants

1 - La surveillance des murs en remblai renforcé par éléments métalliques

2 - Le diagnostic, état actuel de l’ouvrage

3 - Le pronostic de la durée de vie résiduelle de l’ouvrage

4 - Les évolutions attendues dans le diagnostic des ouvrages

Annexe 1 : Evolution des règlements de calcul

Annexe 2 : Evaluation du paramètre K et établissement des lois caractérisant l'évolution de la corrosion d'une armature en acier galvanisé pour le pronostic d'un ouvrage

Annexe 3 : Exemple de diagnostic et de pronostic d’évolution d’un mur

Annexe 4 : Apports d'une modélisation par éléments finis dans l'évaluation d'un massif en sol renforcé






• Recalcul de l’ouvragePrise en compte de la résistance résiduelle des armatures issue des investigations;

Détermination des efforts de calcul dans les armatures;

Evaluation du niveau de sécurité offert par l’ouvrage

• Développement de l’outil DIPTERA-LCPCRéalisation du diagnostic et du pronostic de l’état d’un mur basée sur un recalculprenant en compte les résultats d’investigations;

Diagnostic de l’état d’un mur






• Durée de service résiduelleProjection dans le temps par une loi de corrosion P= A.Tn

calée sur les résultats d’investigations;

Hétérogénéité de la corrosion = > perte d’épaisseur maximale < 50 % section d’origine

Pronostic d’évolution d’un mur

T2 T1

Loi d’évolution P = A.Tn

Mesure (calage)

n

Az

e

dR

dT

AKr

eT

1

0,1.

.20

1⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡+

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛−=

γ

• Limitation de la perte maximale d’acier par corrosion

n

zeK

eA

1

0.25,01⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +T2 =






Chapitre 6 – Recommandations sur la prise encompte de la surveillance et de l'entretien dans la conception des ouvrages

1 - Choix d'un ouvrage de soutènement dans le domaine des ouvrages routiers

2 - Dossier d'ouvrage

3 - Les témoins de durabilité

4 - Suivi des déformations

5 - Protection contre les eaux de ruissellement

6 - Présence d'un réseau d'assainissement

7 - Habillage des parements






• Au niveau des notes de justificationsLa durée de vie de l'ouvrage,La loi de corrosion prise en compte,L'épaisseur de métal sacrifiée aux phénomènes de corrosion,

• Au niveau des plans de récolementLes caractéristiques des armatures,Le nombre d'armatures par écailles,Le positionnement des témoins de durabilité.

• Au niveau des contrôles extérieurs et intérieursLes caractéristiques des matériaux du remblai (granulométrie, résistivité, pH, teneur

en sels solubles, teneur en sulfures, matières organiques),La résistance à la rupture de l'acier constitutif.

Eléments du dossier d’ouvrage permettant defaciliter le diagnostic ultérieur






Chapitre 7 – Réparation des ouvrages en remblai renforcé par éléments métalliques

1 - Introduction

2 - Réalisation d'une campagne de reconnaissance géotechnique

3 - Dimensionnement de la réparation par clouage

4 - Matériaux

5 - Mise en oeuvre, exécution

6 - Contrôle des travaux

7 - Réception

Annexe 1 : Exemple de plan de contrôle

Annexe 2 : Monographies de travaux de réparation






• Le guide

Ne traite que du clouage

Décrit les études préalables àl’établissement du projet de réparation (recherche et d’analyse des causes des désordres, réalisation d’une campagne de reconnaissance géotechnique)

Donne les principes de dimensionnement de la réparation

Rappelle le référentiel du dimensionnement

Dimensionnement de la réparation

Clouage écaille par écaille

Voile général






• Le guide Précise les spécifications à introduire dans le cahier des charges de la réparation et concernant :

Les matériaux : clous, têtes de clous, produit de scellement

La mise en œuvre : forage, mise en œuvre et scellement des armatures, mise en tension des clous

Les contrôles des travaux

La réception des travaux

Cahier des charges de la réparation

Forage

Injection

Clous






Exemple de plan de contrôles






Merci de votre attention !

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