OUTIL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES ...

ANDRÉ MICHEL MOSSER

OUTIL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES BARRAGES EN BÉTON

Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l’Université Laval dans le cadre du programme de maîtrise en génie civil

pour l’obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.)

FACULTÉ DES SCIENCES ET DE GÉNIE

UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC

AVRIL 2004 © André Michel Mosser, 2004

RÉSUMÉ La gestion des interventions sur les ouvrages en béton, publics et privés, n’est pas toujours

optimale. Ceci est dû à l’absence d’un protocole complet capable de guider de manière

homogène les ingénieurs dans leurs choix relatifs à la priorité ainsi qu’aux types de travaux

à effectuer sur leurs ouvrages. Ce manque d’assistance décisionnelle se traduit par des

interventions qui ne sont pas toujours optimales en termes de coûts et de durabilité.

Ce mémoire présente la méthodologie développée en collaboration avec les ingénieurs

d’Hydro-Québec dans le but d’uniformiser, rationaliser et intégrer dans un outil de gestion

les différentes étapes requises pour réussir des interventions optimales et de qualité.

Trois activités sont essentielles afin de systématiser l’approche de réfection ou d’entretien

sur les ouvrages en béton: le diagnostic des dégradations, l’évaluation de la pertinence des

interventions et le choix des méthodes et produits de réfection appropriés. Après avoir fait

une revue de documentation exhaustive afin de bien cerner le problème, les chapitres de ce

mémoire décrivent successivement les approches retenues pour chaque activité en vue

d’orienter efficacement les ingénieurs dans la gestion de leurs infrastructures.

Plus précisément, un outil informatique a été développé de manière à incorporer les

méthodes qui résultent de ce projet de recherche. Un logiciel de ce genre est essentiel,

puisqu’en plus de simplifier l’utilisation à grande échelle des divers outils d’évaluation

développés, il permet d’uniformiser les méthodologies de travail à l’intérieur d’une

organisation de grande taille comme Hydro-Québec.

iii

ABSTRACT Hydro-Québec is amongst Canada’s largest hydroelectric companies. It is responsible for

maintaining an acceptable level of performance of many concrete dams. In order to do so

efficiently, from cost and durability standpoints, the different stages of the condition survey

required in the evaluation of the structure must be homogeneized and integrated in a tool

capable of assisting the engineer in his choices. These stages are the diagnosis of the causes

of concrete distresses, the evaluation of the need of repair or maintenance actions and the

selection of the appropriate materials and repair procedures. This document describes the

methodologies developed and later incorporated in a computer program, which is able to

guide the engineer in a systematic and rational way.

iv

AVANT-PROPOS Ce mémoire de maîtrise est le témoin de la fin d’un projet de recherche qui a requis

plusieurs milliers de kilomètres en allers-retours entre Québec et Montréal, ainsi que la

collaboration avec des ingénieurs de l’Université Laval et d’Hydro-Québec.

Je tiens donc à remercier mes directeurs Benoît Bissonnette et Marc Jolin, du Centre de

recherche sur les infrastructures en béton, qui avec leur encadrement et savoir-vivre ont

rendu mon séjour parmi eux des plus agréables.

Merci aussi à Kaveh Saleh et à Mohamed Chekired, de l’Institut de recherche d’Hydro-

Québec (IREQ), pour leur participation essentielle dans le projet ainsi que pour leurs

chaleureuses réceptions à Sainte-Julie. Je ne peux pas oublier Michel Rivest, de la

Direction principale des projets d’équipement et Jocelyn Gagnon, de la Direction des

barrages et environnement, qui ont coopéré lors de la définition des divers indices présentés

dans ce document.

Finalement, merci à Lawrence Kaetzel et James McDonald du U.S. Army Corps of

Engineers pour nous avoir fourni le logiciel HYDROCON.

v

À mes parents Yves et Victoria

vi

TABLE DES MATIÈRES

INTRODUCTION 1

CHAPITRE 1 3

REVUE DE LA DOCUMENTATION 3

1.1 Introduction 3

1.2 Hydro-Québec 5

1.3 Ministère des Transports du Québec (MTQ) 8

1.4 U.S. Army Corps of Engineers (USACoE) 18 1.4.1 HYDROCON 18 1.4.2 Indice de Condition du Béton des Structures Hydrauliques 22

1.5 REHABCON 32

1.6 Discussion 35 1.6.1 Diagnostic des dégradations 36 1.6.2 Évaluation de la pertinence de l’intervention 37 1.6.3 Méthodes et produits de réfection 40

1.7 Conclusion 41

CHAPITRE 2 43

DIAGNOSTIC DES DÉGRADATIONS DU BÉTON 43

2.1 Introduction 43

2.2 Méthodologie 44

2.3 Module de diagnostic des dégradations du béton 47

2.4 Conclusion 48

CHAPITRE 3 49

ÉVALUATION DE LA PERTINENCE D’INTERVENTION 49

3.1 Introduction 49

vii

3.2 Critères d’analyse décisionnels 51 3.2.1 Indice d’Endommagement 51 3.2.2 Indice de Structure 54 3.2.3 Indices de Pathologie 56 3.2.4 Indice de Phénomène 63

3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement 64 3.3.1 Indice d’Endommagement pour diverses structures 64 3.3.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une sous-composante 65 3.3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une composante 69 3.3.4 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour un barrage 70

3.4 Module d’assistance décisionnelle 71

3.5 Discussion 72 3.5.1 Critères d’analyse décisionnels 72 3.5.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement 76

3.6 Conclusion 79

CHAPITRE 4 81

MÉTHODES ET PRODUITS DE RÉFECTION 81

4.1 Introduction 81

4.2 Méthodologie 82

4.3 Module des méthodes et produits de réfection 83

4.4 Conclusion 84

CHAPITRE 5 85

LOGICIEL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES BARRAGES EN BÉTON 85

5.1 Introduction 85

5.2 Généralités 86

5.3 Module de Diagnostic des Dégradations du Béton 87

5.4 Module de l’Indice d’Endommagement 90

5.5 Module des Méthodes et Produits de Réfection 96

viii

5.6 Conclusion 97

CONCLUSION 99

BIBLIOGRAPHIE 102

ANNEXES 104

ANNEXE A: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour la fissuration générale 105

ANNEXE B: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour la fissuration causée par la RAG 107

ANNEXE C: Références relatives aux méthodes et produits de réparation de joints et scellants 118

ANNEXE D: Références relatives aux méthodes et produits de réparation de lames d’étanchéité 120

ANNEXE E: Références relatives aux méthodes et produits de réfection pour les pertes de masse 123

ANNEXE F: Références relatives aux méthodes et produits de réparation et de protection du béton endommagé par la corrosion des aciers 126

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LISTE DES TABLEAUX Tableau 1.1 – Critères de caractérisation du béton (Hydro-Québec) 7 Tableau 1.2 – Indices de gravité des défauts du béton (MTQ) 9 Tableau 1.3 – Types de fiches d’inspection (MTQ) 11 Tableau 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du comportement des éléments d’une

structure (MTQ) 15 Tableau 1.5 – Priorités d’intervention (MTQ) 16 Tableau 1.6 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON

(USACoE) 20 Tableau 1.7 – Dégradations du béton visées par le module de réparation de HYDROCON

(USACoE) 21 Tableau 1.8 – Échelle de valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE) 23 Tableau 1.9 – Interprétation des valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE) 23 Tableau 1.10 – Dégradations concernées par l’Indice de Condition du Béton (USACoE) 24 Tableau 1.11 – Valeurs déductibles assignées aux dégradations pour le calcul de l’Indice

de Condition du Béton (USACoE) 25 Tableau 1.12 – Parties d’un barrage couvertes par la méthode de l’Indice de Condition du

Béton (USACoE) 30 Tableau 2.1 – Classification des dégradations du béton par Hydro-Québec 45 Tableau 2.2 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON 46 Tableau 2.3 – Équivalence de pathologies entre Hydro-Québec et HYDROCON pour le

diagnostic des dégradations du béton 47 Tableau 3.1 – Échelle de valeurs de l’Indice d’Endommagement du béton (IE) 52 Tableau 3.2 – Interprétation des zones de valeurs de l’Indice d’Endommagement 52 Tableau 3.3 – Indices de Structure 55 Tableau 3.4 – Indices de Dégradation 57 Tableau 3.5 – Indices Qualitatifs 58 Tableau 3.6 – Indices de Mesure 60 Tableau 3.7 – Indices de Phénomène 63 Tableau 4.1 – Organisation des méthodes et produits de réfection en fonction des

dégradations du béton 83

x

LISTE DES FIGURES Figure 1.1 - Grille de classification uniformisée des dégradations (Hydro-Québec) 5 Figure 1.2 – Fiche d’inspection (Hydro-Québec) 6 Figure 1.3 – Fiche d’inspection pour une poutre-caisson (MTQ) 12 Figure 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du matériau (MTQ) 13 Figure 1.5 – Classement des éléments d’une structure (MTQ) 14 Figure 1.6 – Rapport d’inspection générale (MTQ) 17 Figure 1.7 – Valeurs déductibles pour pertes de volume sur surfaces verticales et quasi-

verticales (USACoE) 27 Figure 1.8 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 1) 28 Figure 1.9 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 2) 29 Figure 1.10 – Illustration de l’utilité du projet REHABCON 33 Figure 2.1 – Grille de classification uniformisée des dégradations 44 Figure 3.1 – Exemple d’organisation hiérarchique d’un parc de structures 64 Figure 3.2 – Fiche d’inspection 66 Figure 3.3 – Lecture des informations nécessaires pour déterminer les indices 67 Figure 5.1 – Page d’accueil du logiciel 86 Figure 5.2 – Module de Diagnostic 87 Figure 5.3 – Diagnostic d’une fissure 88 Figure 5.4 – Classement photographique par catégorie de fissuration 89 Figure 5.5 – Exemple d’illustration photographique d’une dégradation du béton 89 Figure 5.6 – Page d’accueil du Module de l’Indice d’Endommagement 91 Figure 5.7 – Exemple fictif de création d’une fiche d’Indice d’Endommagement 93 Figure 5.8 – Mode Recherche/Rapports du Module de l’Indice d’Endommagement 94 Figure 5.9 – Exemple fictif de recherche pour tous les évacuateurs de crue de la région

Manicouagan 95 Figure 5.10 – Exemple fictif de résultats de recherche 96 Figure 5.11 – Page d’accueil du Module des Méthodes et Produits de Réfection 97

INTRODUCTION Hydro-Québec possède et gère 561 barrages regroupés en un parc de 85 aménagements.

Puisque plusieurs de ces ouvrages ont été construits il y a plus de cinquante ans, des signes

évidents de vieillissement sont présents dans de nombreuses composantes structurales en

béton. On retrouve notamment des changements géométriques, physiques, mécaniques,

hydrauliques et thermiques. Des campagnes de réfection sur ces structures sont ou seront

alors requises pour atteindre ou prolonger leur durée de vie utile et l’efficience des

opérations. Ainsi, chaque année, des travaux sont effectués sur plusieurs dizaines de

barrages, à un coût moyen annuel de l’ordre de 60 millions de dollars [Saleh, 2002].

Aujourd’hui encore, les modes d’intervention ne sont pas optimaux aussi bien par manque

de priorisation ou encore par défaut de classification objective des dégradations du béton à

partir des informations disponibles. En effet, la définition du type et de la pertinence d’une

intervention sur un ouvrage en béton a toujours constitué une difficulté majeure. Cet

obstacle est surtout lié à la méconnaissance et à la complexité des phénomènes associés au

vieillissement du béton, à leur évolution dans le temps et aux effets de concomitance.

Face à cette situation, une étude a été réalisée en collaboration avec l’Institut de Recherche

d’Hydro-Québec (IREQ) afin de développer un outil d’aide à la gestion des interventions

sur les barrages en béton. L’idée de ce projet est d’orienter l’ingénieur dans une prise de

décision rationnelle et homogène à l’échelle de la société. Pour cela, trois objectifs

principaux sont visés:

2

• Assister le diagnostic des dégradations du béton

• Évaluer la pertinence d’intervention, en classifiant les endommagements du béton

des barrages de façon objective et uniforme

• Proposer les méthodes et produits de réfection adéquats aux dégradations

Ce mémoire est composé de cinq chapitres. Le premier chapitre passe en revue la

documentation existante et donne un aperçu global en ce qui concerne les outils et

méthodologies d’aide à la gestion des ouvrages en béton. La méthode de diagnostic des

dégradations du béton utilisée pour confirmer les causes des défauts est expliquée au

deuxième chapitre. Le troisième chapitre porte sur les critères d’analyse décisionnels

développés pour classifier objectivement les endommagements du béton, en vue

d’uniformiser et de prioriser la prise de décision concernant une intervention. Le quatrième

chapitre quant à lui, présente la méthodologie adoptée pour homogénéiser le choix des

méthodes et produits de réfection. Finalement, le cinquième chapitre décrit le logiciel conçu

pour gérer les diagnostics, les critères décisionnels et le choix des méthodes et produits de

réfection.

CHAPITRE 1

REVUE DE LA DOCUMENTATION

1.1 Introduction À l’aube du XXIème siècle, la quantité d’infrastructures en béton vieillissantes qui se

détériorent augmente rapidement. Il en est de même pour les coûts des réparations

effectuées sur ces structures, souvent âgées de 40 ans ou plus. À titre illustratif, en Europe,

il est estimé que 50% des dépenses en construction sont destinées à la réfection et à

l’entretien des structures existantes, et que ce pourcentage continuera à croître dans les

années à venir [Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003]. Aux États-Unis, les dépenses

estimées en matière de restauration des ouvrages en béton varient de 2 à 3 mille milliards

de dollars sur les vingt prochaines années [Hoff, 1999]. Au Québec, une coalition réclame

15 milliards de dollars sur 15 ans pour la réfection des infrastructures de la province

[Beaupré et Bissonnette, 2001]. Ces exemples permettent d’expliquer en grande partie

l’intérêt croissant à effectuer des réfections efficaces et durables, de manière à optimiser les

ressources disponibles.

Malgré l’importance évidente de la part des réparations dans le marché de la construction, il

est surprenant de constater le manque relatif de normes, règlements ou outils de gestion

dans le domaine de la réfection, évaluation et entretien par rapport à celui de la conception

et construction de nouvelles structures en béton [Petersson et Andrade, 2003]. Ceci est en

partie compréhensible car de nombreux gestionnaires de structures assistent pour la

4

première fois à la fin du cycle de vie de leurs structures et se rendent compte du problème

souvent trop tard pour y remédier efficacement et surtout économiquement. D’ailleurs,

quelques auteurs expliquent avec un certain cynisme que face à la détérioration de leur

parc, ces gestionnaires manquent souvent d’assistance décisionnelle adéquate et vont,

désespérés, adopter des techniques opportunistes qui ne feront que repousser dans le temps

l’apparition du même problème, tout en augmentant davantage la facture finale [Hewlett,

2003].

Mais alors, qu’est-ce qui fait qu’une intervention sur une structure en béton soit réussie?

L’adoption d’une approche systématique de réfection semble être un moyen intéressant et

rentable d’y parvenir. Le U.S. Bureau of Reclamation propose un cheminement de quatre

étapes successives à suivre pour réparer efficacement une structure en béton [Smoak,

1997]:

1. Déterminer la ou les causes du dommage

2. Évaluer l’étendue du dommage

3. Évaluer la nécessité d’intervenir

4. Sélectionner puis appliquer la méthode de réparation

Ce chapitre passe en revue certaines des méthodologies existantes au Québec, aux États-

Unis et en Europe afin de constater à quel point elles adoptent une approche systématique

de réfection. Cet exercice est utile afin de comprendre les besoins lors de la conception

d’un outil d’aide à la gestion et à l’entretien des structures en béton. Les outils actuellement

utilisés par Hydro-Québec et le Ministère des Transports du Québec sont d’abord présentés.

Par la suite sont examinées les méthodes employées par le U.S. Army Corps of Engineers,

pour terminer avec l’outil d’aide à la réfection REHABCON qui est en développement en

Europe.

5

1.2 Hydro-Québec Actuellement, Hydro-Québec n’utilise pas une approche systématique homogène en ce qui

concerne la réfection et l’entretien de ses ouvrages en béton. En effet, l’évaluation de la

pertinence d’une intervention revient au jugement de l’ingénieur responsable. Cependant,

quelques méthodologies de travail sont déjà sur place et peuvent s’avérer précieuses pour la

conception de l’outil d’aide à la gestion et entretien des structures souhaité. Le Guide

d’Inspection Version 1.0 [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995] propose la

classification uniformisée des dégradations présentée sur la figure 1.1.

Figure 1.1 - Grille de classification uniformisée des dégradations (Hydro-Québec)

(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995])

Même si cette classification est extensive et se fait sur trois niveaux (Termes, Types et

Qualificatifs), la détermination des causes des dégradations est absente.

Lors de l’inspection de la structure, l’évaluation de l’étendue des dommages est effectuée

en utilisant la fiche d’inspection du Guide d’Inspection, présentée sur la figure 1.2.

6

L’information contenue dans cette fiche permet de préciser l’emplacement de l’élément

inspecté, ainsi que la description et les mesures de la dégradation en question.

Figure 1.2 – Fiche d’inspection (Hydro-Québec)


Pour ce qui est de l’évaluation de la pertinence d’une intervention, il n’existe pas

d’approche unique. En effet, les critères décisionnels utilisés varient.

Une méthode répertoriée ([Prézeau et Rivest, 1996]) consiste à évaluer le pourcentage de

surface dégradée d’une composante structurale, pour ensuite estimer le nombre de ces

composantes à réparer, ainsi que la surface prévue des réparations dans le court terme (0 à 7

ans) et moyen terme (7 à 20 ans). Cette approche n’offre cependant pas de critères de prise

de décision concernant l’état actuel de la structure. En fait, il s’agit d’un outil prévisionnel

7

qui estime approximativement les conséquences financières futures d’une non-intervention

au moment présent. L’estimation en question est basée sur les avis d’experts, ce qui limite

une utilisation généralisée.

Par ailleurs, un devis technique examiné utilise une méthode dans laquelle les critères se

retrouvent sous la forme d’un classement de dégradations en fonction de leurs dimensions,

appelé « critères de caractérisation du béton » [Rivest, 2002]. Le tableau 1.1 synthétise ces

critères.

Tableau 1.1 – Critères de caractérisation du béton (Hydro-Québec)

Dommage Classifications de Dommage Fissuration

(verticale, horizontale, inclinée, polygonale)Familles d’ouvertures: - 2 à 5 mm - 5 mm et plus Longueurs en mètres linéaires

Délamination Mesures des surfaces en m2 Désagrégation, Écaillage ou Érosion de

surface Familles de profondeurs moyennes: - 0 à 30 mm - 30 à 60 mm - 60 à 120 mm - 120 mm et plus Surfaces en m2

Armature visible ou Armature visible avec perte de corrosion

significative de plusieurs mm

Dégradations en mètres linéaires

Infiltration d’eau à travers les fissures et les joints

Débits en L/min

(Adapté de [Rivest, 2002])

Même si l’utilisation des critères de caractérisation du béton permet d’attirer l’attention sur

les dégradations les plus significatives présentes dans le béton de la structure, la décision

finale d’intervenir ou non reste assujettie à l’expérience et au jugement de l’ingénieur

responsable des travaux de réfection. Ceci s’explique par l’absence de pondération ou

d’indices associés aux différentes familles de mesures à l’intérieur de chaque dommage,

ainsi qu’aux dommages eux-mêmes.

8

Il est donc clair que l’évaluation de la pertinence d’une intervention ne se fait pas selon une

approche uniforme et homogène, mais relève plutôt du cas par cas. La diversité de critères

utilisés dans les rapports d’expertise fait que la prise de décision reste généralement

subjective.

Lors des multiples rencontres avec les ingénieurs d’Hydro-Québec (automne 2002 à hiver

2003), ces derniers ont proposé la mise au point d’un outil capable de guider l’ingénieur à

travers l’étape de sélection des méthodes et produits de réfection. Effectivement, à ce sujet,

il n’existe pas à date une normalisation en fonction du type de dégradation du béton. Ainsi,

une fois que la décision d’intervenir sur la structure est prise, le choix de la méthode et des

produits de réfection revient à l’ingénieur responsable des travaux. Cette pratique peut donc

entraîner des choix inadéquats de techniques de réfection, ce qui peut avoir de lourdes

conséquences financières puisque la durabilité de la réparation peut ne pas être optimale.

1.3 Ministère des Transports du Québec (MTQ) Le Ministère des Transports du Québec utilise une approche de réfection qui est plutôt

systématique et qui est décrite dans le document Manuel d’inspection des structures –

Évaluation des dommages [Drapeau et Bélanger, 1995].

Les défauts du béton et des autres matériaux (acier, bois, maçonnerie, aluminium et enrobé

bitumineux) sont décrits dans le troisième chapitre de ce manuel. Chaque dégradation est

définie et ses causes probables sont brièvement expliquées. L’aspect le plus intéressant de

cette étape est un classement effectué avec des « indices de gravité du défaut du matériau »,

pour chaque dégradation. Cet indice permet de classer en quatre catégories (léger, moyen,

important et très important) la gravité de l’endommagement. Étant donné que la présente

étude s’intéresse exclusivement aux dégradations du béton, les indices de gravité

développés par le MTQ pour les défauts de ce matériau sont présentés dans le tableau 1.2.

9

Tableau 1.2 – Indices de gravité des défauts du béton (MTQ)

Dégradation Indice de gravité

Description

Léger Perte de mortier en surface jusqu’à une profondeur de 5 mm, sans que le gros granulat soit exposé

Moyen Perte de mortier en surface jusqu’à une profondeur de 6 à 10 mm, laissant à découvert quelques gros granulats

Important Perte de mortier en surface jusqu’à une profondeur de 11 à 20 mm, laissant à découvert les gros granulats dont quelques-uns détachés

Écaillage

Très important Perte de mortier en surface et de gros granulats à une profondeur de 21 à 25 mm

Léger Endommagé jusqu’à 25 mm de profondeur avec détachement de quelques gros granulats

Moyen Endommagé à une profondeur de 25 à 50 mm, avec un important détachement de gros granulats

Important Endommagé à une profondeur de 50 à 100 mm, avec un détachement substantiel de gros granulats

Désagrégation

Très important Endommagé sur plus de 100 mm de profondeur, avec un détachement substantiel de gros granulats

Léger Endommagé jusqu’à 25 mm de profondeur avec détachement de quelques gros granulats

Moyen Endommagé à une profondeur de 25 à 50 mm, avec un important détachement de gros granulats

Important Endommagé à une profondeur de 50 à 100 mm, avec un détachement substantiel de gros granulats

Érosion par abrasion

Très important Endommagé sur plus de 100 mm de profondeur, avec un détachement substantiel de gros granulats

Léger Légère tache de rouille à la surface du béton Moyen Armature apparente, rouillée légèrement et

uniformément, et diminution de la section de la barre d’armature inférieure à 10%

Corrosion de l’armature

Important Armature apparente avec rouille généralisée et piqûres localisées, et diminution de la section de la barre d’armature entre 10% et 20%

10

Très important Armature apparente avec rouille et piqûres généralisées, et diminution de la section de la barre d’armature excédant 20%

Léger Délaminé sur une surface mesurant moins de 150 x 150 mm

Moyen Délaminé sur une surface mesurant entre 150 x 150 mm et 300 x 300 mm

Important Délaminé sur une surface mesurant entre 300 x 300 mm et 600 x 600 mm

Délaminage

Très important Délaminé sur une surface mesurant plus de 600 x 600 mm

Léger Éclaté sur une surface mesurant moins de 150 x 150 mm ou jusqu’à une profondeur de 25 mm

Moyen Éclaté sur une surface mesurant entre 150 x 150 mm et 300 x 300 mm ou à une profondeur de 25 à 50 mm

Important Éclaté sur une surface mesurant entre 300 x 300 mm et 600 x 600 mm ou à une profondeur de 50 à 100 mm

Éclatement

Très important Éclaté sur une surface mesurant plus de 600 x 600 mm ou à une profondeur de plus de 100 mm

Léger Fissures filiformes: largeur inférieure à 0,1 mm

Moyen Fissures étroites: largeur de 0,1 mm à 0,3 mmImportant Fissures moyennes: largeur de 0,3 mm à 1,0

mm

Fissuration

Très important Fissures larges: largeur supérieure à 1,0 mm Joint froid - Noter la présence du défaut sans toutefois

mentionner un indice de gravité Dépôts - Noter la présence du défaut sans toutefois

mentionner un indice de gravité Nid de cailloux - Noter la présence du défaut sans toutefois

mentionner un indice de gravité Cratère - Noter la présence du défaut sans toutefois

mentionner un indice de gravité

(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995])

L’évaluation de l’étendue des dommages se fait selon un protocole d’inspection très

élaboré. En effet, chaque composante de la structure est évaluée individuellement avec une

fiche d’inspection qui lui est spécifique. Le tableau 1.3 présente les différents types de

11

fiches d’inspection utilisées par le MTQ. La figure 1.3 présente une de ces fiches

d’inspection.

Tableau 1.3 – Types de fiches d’inspection (MTQ)

Type de fiche d’inspection Poutre à âme pleine

Poutre-caisson Poutre triangulée

Arc Pile ou béquille intermédiaire

Platelage Arc tympans rigides Structure de tablier Contreventements Joints de tablier

Mur Ponceau

Pont Couvert Culée ou béquille de portique

Approche Signalisation

Cours d’eau, remblais et protection

Chasse-roues et trottoirs Dispositifs de retenue


12

Figure 1.3 – Fiche d’inspection pour une poutre-caisson (MTQ)

(Source: [Drapeau et Bélanger, 1995]) Chaque fiche d’inspection (Tableau 1.3), comme celle qui est présentée sur la figure 1.3,

permet d’assigner deux indicateurs à chaque élément de la composante évaluée. Le premier

indicateur est la cote d’évaluation du matériau (CEM), et le deuxième est la cote

13

d’évaluation du comportement (CEC). Ces deux indices sont représentés par les colonnes

« CEM » et « CEC » à droite de la colonne « Élément » de la figure 1.3. Au fait,

l’évaluation de la nécessité d’intervenir sur l’ouvrage est justement fonction de ces deux

indicateurs.

La cote d’évaluation du matériau (CEM) est une indication de l’importance des défauts de

matériaux détectés sur les éléments. Le CEM est fonction de l’indice de gravité du défaut

du matériau (Tableau 1.2) et du pourcentage de diminution de la section transversale, de la

surface ou de la longueur endommagée sur l’élément, qui peut à son tour être principal,

secondaire ou accessoire. L’abaque utilisé pour déterminer la cote d’évaluation du matériau

est présenté sur la figure 1.4 et le classement des éléments structuraux, sur la figure 1.5.

Figure 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du matériau (MTQ)


14

Figure 1.5 – Classement des éléments d’une structure (MTQ)


15

La cote d’évaluation du comportement (CEC) est une indication de l’incidence des défauts

sur la stabilité, la capacité et la durée de vie de l’élément et de la structure ainsi que sur le

confort et la sécurité des usagers. Le CEC est fonction du pourcentage de diminution de

l’aptitude d’un élément à jouer son rôle, et se détermine avec le tableau 1.4.

Tableau 1.4 – Détermination de la cote d’évaluation du comportement des éléments d’une

structure (MTQ)

COMPORTEMENT POURCENTAGE DE DIMINUTION DE L’APTITUDE D’UN ÉLÉMENT À JOUER SON

RÔLE Cote CEC Désignation Élément

principal Élément

secondaire Élément

accessoire 6 Excellent 0 à 1% 0 à 2% 0 à 5% 5 Bon 1 à 5% 2 à 10% 5 à 20% 4 Acceptable 5 à 10% 10 à 20% 20 à 40% 3 Médiocre 10 à 15% 20 à 30% 40 à 60% 2 Déficient 15 à 20% 30 à 40% 60 à 80% 1 Critique > 20% > 40% > 80%


En variant de 1 à 6, les cotes CEM (Figure 1.4) et CEC (Tableau 1.4) permettent alors de

cerner l’importance des défauts et de classer les structures afin d’établir les travaux de

réparation prioritaires. Comme l’expliquent les auteurs ([Drapeau et Bélanger, 1995]), une

cote de 1 désigne un élément dont les matériaux sont en très mauvais état ou dont les

défauts ont une incidence très importante sur son comportement. À son tour, une cote de 6

désigne un élément dont les matériaux sont à l’état neuf ou dont les défauts n’ont aucune

incidence sur le comportement.

Une fois que tous les éléments de la structure ont été inspectés et que les cotes d’évaluation

ont été déterminées, l’information est colligée dans un rapport final d’inspection (Figure

1.6), qui contient la localisation de la structure et le résumé des plus basses cotes CEM et

CEC enregistrées. Ainsi, en connaissant les valeurs les plus critiques des cotes en question,

la priorité d’intervention est établie avec le tableau 1.5.

16

Tableau 1.5 – Priorités d’intervention (MTQ)

CEM ou CEC Délai d’intervention suggéré 6 Aucuns travaux requis 5 Travaux requis dans 6 à 10 ans 4 Travaux requis dans 3 à 5 ans 3 Travaux requis dans 1 à 2 ans 2 Travaux requis dès l’an prochain 1 Travaux prioritaires


L’évaluation de l’urgence de l’intervention dépend alors de la cote qui présente la valeur la

plus critique ou faible. Ainsi, par exemple, si le CEM est de 5 sur 6, mais le CEC est de 2

sur 6, la méthode recommande des travaux dès l’année prochaine. L’utilisation du tableau

1.5 permet de déterminer la priorité d’intervention d’un élément individuel par rapport à un

autre (Figure 1.5). Cependant, cette approche n’est pas en mesure d’intégrer en une seule

cote ou indicateur les différentes priorités des éléments d’une structure dans l’optique de

gérer cette dernière comme un tout. Ceci veut dire qu’il est possible par exemple de savoir

s’il est plus pressant de réparer une fondation ou une colonne d’un pont donné, mais que la

comparaison de ce pont avec un autre ne peut se faire directement avec cette méthode.

La méthodologie d’évaluation développée par le Ministère des Transports reste intéressante

puisque le choix d’intervention se fait en fonction de l’intégrité de la structure (CEM) ainsi

que de sa stabilité, fonctionnalité et sécurité (CEC).

17

Figure 1.6 – Rapport d’inspection générale (MTQ)


18

Lorsque la décision d’intervenir sur l’ouvrage est prise, le choix des méthodes et produits

de réfection se fait au cas par cas à l’aide de techniques normalisées disponibles dans

plusieurs articles et devis techniques [Hovington, 2003, communication personnelle]. Ces

devis techniques concernent des sujets tels que le béton projeté, les gainages, les bétons à

haute performance (BHP) et les bétons autoplaçants. Cependant, comme à Hydro-Québec,

il n’existe pas un outil unique qui gère le choix de ces produits et méthodes en fonction des

dégradations. Il s’agit plutôt d’un choix effectué en fonction de l’expertise effectuée sur la

structure. Étant donné que le Ministère des Transports administre un parc d’ouvrages assez

hétérogène (Figure 1.5), il s’avère compliqué d’uniformiser cette étape du processus de

réfection. D’ailleurs, les méthodes et façons de faire proposées dans les devis techniques

sont basées principalement sur l’expérience acquise lors de la réalisation de travaux

antérieurs, ainsi que sur la compréhension actuelle des phénomènes de dégradation des

matériaux et de vieillissement des différents éléments des structures [Drapeau et Bélanger,

1995].

1.4 U.S. Army Corps of Engineers (USACoE) Le U.S. Army Corps of Engineers est responsable de la gestion et l’entretien de

nombreuses structures hydrauliques aux États-Unis [McDonald, 1980]. Parmi ces

structures, on retrouve des barrages, des chenaux et des écluses en béton [Bullock, 1989].

L’information utilisée dans le processus décisionnel concernant l’intervention sur un

ouvrage est disponible sous divers formats: guides et rapports d’inspection, rapports sur la

performance et les propriétés des matériaux de réfection, manuels d’ingénierie et expertises

sur le terrain [Kaetzel et McDonald, 2000]. Afin d’améliorer la gestion de ces informations

ainsi que la prise de décision de l’ingénieur, deux outils ont été développés par le USACoE:

le logiciel HYDROCON et l’Indice de Condition du Béton des Structures Hydrauliques.

1.4.1 HYDROCON HYDROCON (« Hydraulic Concrete Decision Support System ») est un outil informatique

de support décisionnel destiné à améliorer l’entretien et la réfection des structures

19

hydrauliques en béton. Son objectif principal est d’optimiser le processus de prise de

décision, en fournissant de manière ordonnée à l’utilisateur les informations et le savoir-

faire les plus récents relatifs aux matériaux et produits et aux dégradations des structures.

En effet, ce logiciel détermine les causes des détériorations présentes dans les structures

hydrauliques en béton, telles que les barrages et les écluses, et fait ensuite des

recommandations sur les procédures et matériaux de réparation les plus appropriés

(www.ebiks.com). Pour ce faire, le système utilise une approche intégrée et systématique

en deux étapes successives: un module de diagnostic des dégradations et un module de

réparation [Kaetzel et McDonald, 2000].

Le module de diagnostic des dégradations du béton fonctionne en trois phases:

1. Identification de la dégradation

2. Émission d’une conclusion ou hypothèse sur la cause probable du dommage

3. Si nécessaire, recommandation sur les essais et procédures de laboratoire requis

pour confirmer la conclusion ou l’hypothèse

Les familles de dégradations comprises par ce module sont présentées dans le tableau 1.6.

Une fois que l’utilisateur a choisi une dégradation, le diagnostic s’effectue en posant des

questions successives sur les conditions générales de l’ouvrage et l’endroit où la

dégradation se trouve, pour aboutir aux causes probables du dommage.

http://www.ebiks.com/

20

Tableau 1.6 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON

(USACoE)

Famille de dégradation Dégradations comprises Fissuration - Fissures isolées

- Fissures en réseau - Fissures principalement parallèles - Fissures coïncidant avec l’armature - Fissures accompagnées de délamination - Fissures distribuées aléatoirement

Distorsion et mouvement - Flambement - Éclatement sous compression - Cambrement - Tassements différentiels - Gonflement de la masse de béton - Tassement - Déversement - Voilement

Infiltration et dépôts Infiltration: - Infiltration dans les joints ou joints

d’étanchéité - Infiltration dans les fissures - Infiltration à travers la masse de béton Dépôts: - Décoloration - Efflorescence - Exsudation - Incrustations

Irrégularités de surface - Bullage (« Bug Holes ») - Nids d’abeille - Joints froids apparents - Surfaces irrégulières - Faïençage - Poussière et débris

Pertes de masse - Écaillage - Éclatements - Abrasion ou Érosion

(Adapté du Logiciel HYDROCON)

21

Le module de réparation s’utilise une fois que la cause de la détérioration du béton est

connue et propose ensuite des recommandations relatives à la spécification des matériaux

ainsi qu’aux méthodes de réfection, de réhabilitation et d’entretien du béton. Les

dégradations pour lesquelles sont proposés des produits et des techniques sont répertoriées

dans le tableau 1.7.

Tableau 1.7 – Dégradations du béton visées par le module de réparation de HYDROCON

(USACoE)

Type de dégradation Dégradations concernées Fissures actives - Fissures provoquées par des processus de dégradation

- Fissures provoquées par l’effet de la température et des joints d’expansion inadéquats

- Fissures en réseau non orientées ou avec un patron distinctif

- Fissures isolées et fissures distribuées aléatoirement Fissures dormantes - Fissures en réseau non orientées ou avec un patron

distinctif - Fissures isolées et fissures distribuées aléatoirement

Infiltration/Ruissellement - Infiltration dans les joints ou joints d’étanchéité - Infiltration dans les fissures - Infiltration à travers la masse de béton

Dépôts - Dépôts de réactions alcalis-granulats - Dépôts de corrosion - Autres types de dépôts

Délamination - Délamination provoquée par des réactions alcalis-granulats

- Délamination provoquée par des joints inadéquats - Délamination accidentelle - Corrosion - Autres types de délamination

Écaillage et désintégration - Écaillage et désintégration provoqués par le gel-dégel - Écaillage et désintégration provoqués par l’attaque de

sulfates - Écaillage et désintégration provoqués par d’autres types

d’attaques chimiques - Écaillage et désintégration par l’eau agressive - Autres types d’écaillage et de désintégration

Abrasion Abrasion Érosion Érosion


22

Ce module consiste à vérifier le type et la cause de la dégradation avec une série de

questions avant de proposer les méthodes et produits de réfection les plus adaptés.

L’utilisateur peut aussi consulter la base de données des fiches techniques des matériaux

placée sur Internet par le USACoE.

Cependant, HYDROCON ne possède pas un module qui indique à l’ingénieur la pertinence

d’intervenir sur l’ouvrage en fonction des dégradations du béton. En effet, les outils de ce

logiciel permettent uniquement de déterminer la cause du dommage et de sélectionner la

méthode et les produits de réfection (étapes 1 et 4 de l’approche systématique de réfection

expliquée dans l’introduction de ce chapitre). Même si elle n’est pas disponible dans

HYDROCON, une méthode pour quantifier le besoin d’intervenir sur un ouvrage existe

quand même au USACoE sous la forme d’un indice de condition du béton, comme il sera

vu dans le sous-chapitre suivant.

1.4.2 Indice de Condition du Béton des Structures Hydrauliques Afin d’évaluer la nécessité d’intervenir sur une structure hydraulique en béton, le U.S.

Army Corps of Engineers a développé l’Indice de Condition du Béton (IC) [Bullock, 1989]

[Bullock et Foltz, 1995]. Cet indice est une mesure quantitative de l’état actuel d’une

structure. Ainsi, en classant de manière uniforme et consistante l’état du béton dans un

barrage poids, un mur de rétention ou un déversoir sur une échelle de 0 à 100 (Tableau 1.8),

l’Indice de Condition du Béton indique les actions correspondantes à entreprendre sur

l’ouvrage (Tableau 1.9).

23 Tableau 1.8 – Échelle de valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE)

Valeur IC Condition Description 85 à 100 Excellente Pas de défauts constatés. Un peu d’usure normale due au

vieillissement. 70 à 84 Très bonne Seulement des détériorations et défauts mineurs sont évidents. 55 à 69 Correcte Quelques dégradations ou défauts sont évidents, mais le

fonctionnement de la structure n’est pas affecté. 40 à 54 Marginale Détérioration modérée. La structure devrait fonctionner de

façon adéquate sous les charges maximales prévues. 25 à 39 Pauvre Détérioration sévère dans au moins une partie de la structure.

Le fonctionnement peut être inapproprié sous chargement maximal.

10 à 24 Très pauvre Détérioration extensive. Le fonctionnement de la structure est inapproprié.

0 à 9 Hors d’usage La structure ne fonctionne plus.

(Source: [Bullock et Foltz, 1995])

Tableau 1.9 – Interprétation des valeurs de l’Indice de Condition du Béton (USACoE)

Zone Intervalle de valeurs de l’IC

Action

1 70 à 100 Aucune action immédiate n’est requise. 2 40 à 69 Une analyse économique des alternatives est conseillée afin

de déterminer la meilleure action d’entretien. 3 0 à 39 Une évaluation détaillée est nécessaire pour déterminer s’il

faut réparer, réhabiliter ou reconstruire.


En plus, les valeurs de l’Indice de Condition du Béton peuvent être utilisées pour suivre

l’évolution dans le temps de l’état du béton dans la structure, ainsi que pour faire une

comparaison de l’état général de différents ouvrages. Ceci peut s’avérer très utile lors de la

détermination des priorités d’interventions dans le parc des structures gérées.

La méthode pour obtenir l’indice IC d’une structure consiste d’abord à assigner des valeurs

déductibles à chaque type de dégradation constatée lors de l’inspection de l’ouvrage. Les

détériorations identifiées par ce système sont tirées du Guide for making a condition survey

of concrete in service [ACI Committee 201, 1992]. Le tableau 1.10 présente les

24

dégradations couvertes par la méthode de l’Indice de Condition du Béton. Le tableau 1.11

contient les valeurs déductibles associées aux dégradations du tableau 1.10.

Tableau 1.10 – Dégradations concernées par l’Indice de Condition du Béton (USACoE)

Catégorie de dégradation Dégradations Alignement Défauts structuraux ou matériaux qui

provoquent distorsion ou désalignement Fissuration - Fissures superficielles proches entre elles

par intervalles réguliers (Checking) - Fissuration par dégradation (D-Cracking)- Fissuration avec un patron distinctif - Fissuration horizontale - Fissuration verticale et transversale - Fissuration verticale et longitudinale - Fissuration diagonale - Fissuration aléatoire - Fissuration longitudinale sur sol

Pertes de matériau - Abrasion - Cavitation - Nids d’abeille - Éclatements (Pop-outs) - Écaillage - Délamination - Désintégration

Détérioration de l’acier - Taches de corrosion - Détérioration du renforcement - Détérioration de la précontrainte - Détérioration du blindage

Fuites d’eau, infiltrationset dépôts

- Fuites/Infiltrations - Dépôts


25

Tableau 1.11 – Valeurs déductibles assignées aux dégradations pour le calcul de l’Indice de

Condition du Béton (USACoE)

Dégradation Critère Valeur déductible Distorsion/Désalignement Pas de critères Cette dégradation limite la

valeur finale de l’indice de condition à un maximum de 39/100, donc à la zone 3 du

tableau 1.9. Fissures superficielles proches entre elles à intervalles réguliers

Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7

Fissuration par dégradation


Fissuration avec un patron distinctif


Fissuration horizontale Ouverture « O » (pouces): Très fine (O ≤ 0,01)

Fine (0,01 < O ≤ 0,04) Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08)

Large (O > 0,08)

5

O x 500 20 + (O – 0,04) x 375

35 Fissuration verticale et

transversale Ouverture « O » (pouces):

Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)

Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)

5

O x 500 20 + (O – 0,04) x 375

35 Fissuration verticale et

longitudinale Ouverture « O » (pouces):

Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)

Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)

10

2,5 + O x 750 32,5 + (O – 0,04) x 687,5

60 Fissuration diagonale Ouverture « O » (pouces):

Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)

Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)

15

6,67 + O x 833 40 + (O – 0,04) x 625

65 Fissuration aléatoire Ouverture « O » (pouces):

Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)

Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08) Large (O > 0,08)

10

5 + O x 500 25 + (O – 0,04) x 625

50 Fissuration longitudinale

sur sol Ouverture « O » (pouces):

Très fine (O ≤ 0,01) Fine (0,01 < O ≤ 0,04)

Moyenne (0,04 < O ≤ 0,08)

10

5 + O x 500 25 + (O – 0,04) x 375

26

Large (O > 0,08) 40 Abrasion Profondeur « f » (pouces):

0 ≤ f < 2 2 ≤ f < 6

6 ≤ f

10

f x 5 30

Cavitation Profondeur « f » (pouces): 0 ≤ f < 2 2 ≤ f < 6

6 ≤ f

20

f x 10 60

Nids d’abeille Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7

Éclatements (Pop-outs) Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7

Écaillage Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7

Délamination Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7

Désintégration Pas de critères Utiliser abaque de la figure 1.7

Détérioration de l’acier par corrosion

• Corrosion avec délamination

• Peu de taches de corrosion• Taches importantes de

corrosion • Moins de 50% de la

surface examinée présente des aciers exposés

• Plus de 50% de la surface examinée présente des aciers exposés

30 5 10

10

20

Fuites d’eau/Infiltrations Débit « D » (gal/min): Infiltration d’eau

Fuite d’eau (D ≤ 10) Fuite d’eau (D > 10)

5 10 20

Dépôts Épaisseur « f » (pouces): f ≤ 0,1

0,1 < f ≤ 0,5 0,5 < f

2 5 10


27

Les valeurs déductibles pour les dégradations du tableau 1.11 qui n’ont pas de critères

spécifiés se déterminent avec l’abaque de la figure 1.7. Dans cet abaque, la valeur

déductible est fonction de la perte volumétrique de béton causée par la dégradation.

Figure 1.7 – Valeurs déductibles pour pertes de volume sur surfaces verticales et quasi-

verticales (USACoE)


Il est intéressant de constater que dans tous les cas, les valeurs déductibles associées aux

dégradations sont uniquement fonction de leurs propriétés géométriques ou mesures

(ouvertures, profondeurs, épaisseurs, surfaces, volumes ou débits), sans égard à

l’importance relative de l’élément sur laquelle ces défauts sont relevés.

Les informations requises pour obtenir les valeurs déductibles (dégradations et propriétés

géométriques) proviennent de la fiche d’inspection présentée sur les figures 1.8 et 1.9.

28

Figure 1.8 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 1)


29

Figure 1.9 – Fiche d’inspection USACoE (Partie 2)


30

En plus de fournir la description des dégradations et de leurs mesures, la fiche d’inspection

indique aussi l’emplacement du défaut. Ainsi, plusieurs parties d’un barrage sont couvertes

par cette méthode, comme il peut être observé dans l’onglet « Location codes » (Figures 1.8

et 1.9). Le tableau 1.12 dresse la liste les composantes qui sont touchées par l’Indice de

Condition du Béton.

Tableau 1.12 – Parties d’un barrage couvertes par la méthode de l’Indice de Condition du

Béton (USACoE)

Parties d’un barrage couvertes par l’IC Face amont du barrage Face aval du barrage

Piliers Dalles de tabliers

Déversoir Mur de rétention

Planchers Galeries Tunnel

Conduites

(Adapté de [Bullock et Foltz, 1995])

Cependant, le fait de préciser dans la fiche d’inspection la composante structurale sur

laquelle les dégradations du béton sont observées ne sert qu’à indiquer l’emplacement du

défaut et rien d’autre. En effet, il n’existe pas de pondération ou de valeurs déductibles

associées à l’importance relative de chacune des composantes structurales présentées dans

le tableau 1.12. Ceci veut dire que le type de structure sur laquelle sont présentes les

détériorations ne peut pas influencer la valeur de l’Indice de Condition du Béton et donc la

quantification de la pertinence de l’intervention sur l’ouvrage.

Une fois que les informations contenues dans la fiche d’inspection sont colligées et que les

valeurs déductibles sont associées aux dégradations grâce au tableau 1.11, l’Indice de

Condition du Béton se calcule avec l’équation suivante [Bullock et Foltz, 1995]:

31

IC = 100 – [DV1 + 0,4(DV2) + 0,2(DV3) + 0,15(DV4) + 0,1(DV5)] [1.1]

Avec IC: Indice de Condition du Béton

DV1: Valeur déductible la plus élevée de la structure

DV5: Cinquième valeur déductible en ordre d’importance

L’indice IC est donc déterminé une fois que les cinq valeurs déductibles les plus élevées de

la structure inspectée ont été repérées et classées en ordre d’importance. Si moins de cinq

dégradations sont reportées lors de l’inspection, l’équation [1.1] reste valable, en donnant

une valeur de zéro aux valeurs déductibles des dégradations inexistantes. Par exemple, si

seulement trois dégradations sont reportées lors de l’inspection, les valeurs déductibles

DV4 et DV5 de l’équation [1.1] seront égales à zéro.

La pondération utilisée par l’équation [1.1] pour calculer l’Indice de Condition du Béton

permet de tenir compte de l’importance relative de chaque dégradation. Effectivement, plus

la valeur DV est grande, plus elle est pénalisée par le coefficient qui lui est associé. Cette

approche permet de diminuer les possibilités de fausser la valeur de IC par une mauvaise

interprétation de l’importance et de la quantité des dégradations sur l’ouvrage.

L’approche de l’Indice de Condition est donc intéressante dans l’optique de guider

l’ingénieur dans le choix des actions à entreprendre sur un ouvrage. Néanmoins, il faut

conserver à l’esprit que cette méthodologie considère uniquement les dégradations du béton

et leurs dimensions pour évaluer l’état du béton d’une structure.

Le classement d’un même type de structures avec l’indice IC ne représente pas un problème

particulier. En effet, il est simple par exemple de comparer les valeurs des Indices de

Condition de plusieurs piliers en béton et d’assigner la priorité d’intervention à ceux qui

présentent les valeurs plus basses. Cependant, l’exercice se complique lorsqu’il s’agit de

comparer les valeurs des indices IC de différentes structures afin de prendre une décision.

Par exemple, comment faire pour assigner la priorité à un pilier, une dalle de tablier, une

galerie ou un mur de rétention en fonction de leurs Indices de Condition? Même si ces

quatre composantes ont le même IC, cela ne veut pas dire forcément qu’elles nécessitent

32

l’intervention avec la même urgence. Le manque de critères à ce sujet laisse donc

l’ingénieur face à un choix subjectif, qui peut être basé sur divers aspects tels que la

fonction, la taille, le coût et l’accessibilité de l’élément en question. Comme il a été

mentionné précédemment, cet indice développé par le USACoE n’est pas conçu pour

guider le choix d’intervention relatif à des structures différentes, mais plutôt pour indiquer

celles qui présentent des déficiences du béton pouvant affecter leur intégrité structurale et

leur fonctionnalité.

1.5 REHABCON En Europe, les administrateurs et propriétaires d’infrastructures en béton s’intéressent eux

aussi de plus en plus à l’amélioration de la gestion à long terme de leurs ouvrages. Cet

intérêt est compréhensible puisqu’un nombre croissant de structures telles que des

bâtiments, des ponts, des stationnements et des barrages en béton présentent des

dégradations considérables. Face à cette situation, des décisions sont requises soit pour

réparer, renforcer, démolir ou reconstruire ces ouvrages. Malgré cela, il n’existe pas une

méthodologie qui guide les responsables des structures dans une prise de décision

rationnelle [Petersson et Andrade, 2003]. Ce manque de méthodes ou d’outils capables

d’offrir des réponses sur la nécessité, le moment et la façon d’intervenir se traduit par des

travaux de réfection effectués au mauvais moment, avec des méthodes et produits parfois

inappropriés [Byfors, 2003]. De même, le coût associé à ces interventions inadéquates est

élevé à cause du besoin récurrent d’intervenir sur la structure pour maintenir son intégrité et

sa fonctionnalité [Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003].

REHABCON (« Strategy for Maintenance and Rehabilitation in Concrete Structures »,

www.rehabcon.org) est un projet de l’Union Européenne qui a pour but de développer,

tester et disséminer des techniques d’avant-garde pour la prise de décision concernant la

gestion et la réparation des structures en béton [Björkenstam et Troive, 2003]. Étant donné

que le projet est encore en phase de développement (il a débuté en juin 2001 et doit être

terminé en juin 2004), seule la philosophie entourant cet outil de gestion est disponible pour

le moment dans la littérature.

http://www.rehabcon.org/

33

L’idée de REHABCON n’est pas de produire de nouvelles connaissances. Il s’agit plutôt

d’intégrer le savoir existant dans un outil ou un manuel qui guide le gestionnaire dans son

choix d’intervention, ainsi que des méthodes et produits de réfection les plus appropriés

aux conditions de l’ouvrage [Byfors, 2003]. REHABCON sera alors un outil d’aide à la

gestion qui améliorera le processus décisionnel de sélection et de priorisation des actions

nécessaires au maintien de la fiabilité d’un ou de plusieurs ouvrages, comme illustré sur la

figure 1.10.

Figure 1.10 – Illustration de l’utilité du projet REHABCON

(Source: [Petersson et Andrade, 2003]) La courbe en pointillés illustre bien comment la performance décroît en fonction de la

durée de vie d’une structure quelconque. Les courbes en gras présentent l’éventail

d’impacts espérés de REHABCON, c’est-à-dire, le maintien ou l’amélioration de la

performance dans le temps.

L’utilisation de REHABCON pour choisir les meilleures actions d’intervention en fonction

du type de dommage devra alors permettre de rehausser ou de maintenir de façon rentable

la performance structurale, au-delà des limites acceptables du point de vue de la

fonctionnalité et de l’état de l’ouvrage. Pour ce faire, il est prévu que cet outil couvre cinq

étapes successives [Björkenstam et Troive, 2003]:

1. Évaluation

2. Besoins et Exigences

3. Solutions techniques

34 4. Optimisation

5. Action finale

L’étape d’évaluation consiste en premier lieu à déterminer la cause du dommage puis à

estimer l’impact que celui-ci provoque sur la sécurité et la vie résiduelle de la structure

étudiée [idem]. Pour cela, une évaluation préliminaire est d’abord effectuée. Celle-ci est

basée sur une approche qualitative empirique qui utilise plusieurs indices afin d’obtenir le

niveau général d’endommagement de la structure. Avec ce premier niveau d’évaluation,

l’ingénieur sera en mesure d’établir l’urgence d’intervention selon un classement final en

quatre niveaux ([Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003]), grâce à un indice qui devrait

s’appeler « Indice Simplifié de Dommage Structural » [Björkenstam et Troive, 2003]. Une

fois l’évaluation préliminaire complétée, une estimation quantitative détaillée est effectuée

pour estimer l’impact de la détérioration sur la structure. Cette estimation plus poussée

devra intégrer les conditions des matériaux et leur niveau d’endommagement, leur capacité

à supporter des charges de service ainsi que les effets de la dégradation sur l’ouvrage tels

que des problèmes de déformation, de cisaillement et d’adhérence.

La deuxième étape vise à déterminer les besoins et exigences associés à l’ouvrage afin de

mieux cibler le niveau de performance à atteindre avec l’intervention. Pour cela, deux types

d’exigences sont considérés, soit les exigences juridiques de niveaux national et européen,

puis les exigences spécifiques du propriétaire [Björkenstam et Troive, 2003].

L’étape suivante consiste à considérer toutes les solutions techniques possibles. Ainsi, sont

étudiées des possibilités telles qu’une non-intervention, des inspections plus régulières, la

réfection, la réhabilitation, le renforcement ou encore la démolition et la reconstruction de

l’ouvrage. Les facteurs pris en compte lors de cette évaluation sont la durabilité et la durée

de vie résultantes de l’intervention, le comportement structural subséquent, l’exécution des

travaux, les effets environnementaux des matériaux utilisés et bien sûr les coûts afférents à

chaque cas [Rodríguez, Muñoz et Ramírez, 2003].

La quatrième partie compare les différentes alternatives possibles entre elles afin de

déterminer quelle est l’option d’intervention optimale à adopter. Cette optimisation du

choix d’action à entreprendre se fait en fonction de considérations financières,

35

environnementales et d’analyse probabiliste des risques associés [Björkenstam et Troive,

2003].

La dernière étape de REHABCON propose l’option d’intervention jugée optimale, qui

résulte des quatre étapes précédentes, à la personne responsable de prendre la décision

finale. Cependant, tous les auteurs cités dans ce sous-chapitre précisent que la décision

ultime revient toujours au gestionnaire, qui peut en dernière instance voir son choix

influencé par des aspects non prévus tels que l’impact de l’intervention sur l’esthétique de

l’ouvrage ou sur l’opinion publique.

Le projet REHABCON ne manque certainement pas d’ambitions. Si le manuel final que

promettent les sources consultées se concrétise, cet outil sera sans doute parmi les plus

complets au monde. Cependant, l’idée d’intégrer dans la prise de décision la gestion du

risque probabiliste avec les analyses économiques, environnementales et structurales

semble à date un peu optimiste. C’est pour cela que l’auteur de ce mémoire invite le lecteur

à conserver une certaine prudence face aux concepts avancés, car comme il sera vu lors des

prochains chapitres, l’exercice nécessaire pour créer et assembler un système de prise de

décision n’est pas une tâche simple. Il est alors à espérer que les prochaines années

permettront à ce projet européen d’avancer et d’offrir aux gestionnaires un outil fort

attendu.

1.6 Discussion Même si les approches présentées varient en fonction des organisations et leurs besoins

spécifiques, leur objectif reste le même: guider le gestionnaire afin d’optimiser sa prise de

décision concernant la pertinence, le moment et la façon d’intervenir sur son ouvrage. Pour

cela, trois étapes importantes sont utilisées, à divers degré, dans chaque approche:

1. Le diagnostic des dégradations

2. L’évaluation de la pertinence de l’intervention

3. Le choix des méthodes et des produits de réfection appropriés à la détérioration

36

Ce sous-chapitre a pour intention d’analyser, à partir de ces trois points, les méthodes

passées en revue, afin de mettre en évidence les aspects à considérer pour l’élaboration de

l’outil développé avec Hydro-Québec.

1.6.1 Diagnostic des dégradations La détermination précise des causes d’une détérioration quelconque du béton est un sujet

complexe. Ceci s’explique par le manque de connaissance et la complexité des phénomènes

qui affectent ce matériau, à leur évolution dans le temps, ainsi qu’à leur concomitance. À ce

sujet, la plupart des références consultées se limitent à citer et définir brièvement les divers

dommages du béton. En effet, à part le module de Diagnostic du logiciel HYDROCON, la

partie initiale des autres méthodes n’émet pas de conclusions sur les causes spécifiques de

l’endommagement constaté sur l’élément étudié. Cependant, toutes les méthodologies

reconnaissent cinq familles principales de dégradations qui affectent le béton:

• Fissuration

• Distorsion et mouvement

• Infiltrations et dépôts

• Irrégularités de surface

• Pertes de masse

La quantité et le type d’endommagements regroupés dans chaque famille sont variables de

méthode en méthode. Les dégradations du béton identifiées par Hydro-Québec sont

présentées sur la figure 1.1, celles du MTQ dans le tableau 1.2 et celles de HYDROCON

dans le tableau 1.6. Dans le cas de REHABCON on ne peut rien dire à ce sujet sinon de

rappeler l’intention de faire un outil de diagnostic que l’auteur de ce mémoire imagine

similaire dans son approche à celui du U.S. Army Corps of Engineers.

Le diagnostic efficace d’une dégradation du béton passe par une bonne interprétation de la

pathologie de la détérioration, ainsi que par la prise en considération des conditions

auxquelles est soumise la structure. La façon de procéder du module de Diagnostic de

HYDROCON est intéressante, puisqu’elle interroge l’utilisateur en un premier temps sur

37

les conditions globales de l’ouvrage et de la dégradation, puis cerne au fur et à mesure les

causes probables du défaut par élimination successive des options qui reçoivent des

réponses négatives.

Il faut rappeler qu’avec ces processus, la détermination des causes d’une dégradation se fait

en partant de simples observations visuelles. Le niveau de confiance du diagnostic n’est

certes pas celui qui est associé à une étude de laboratoire, mais les avantages d’une telle

approche ne doivent pas être négligés. En effet, lorsque le parc de structures à gérer est

d’une grandeur respectable, l’utilisation d’un module de ce type permet de gagner du temps

et de l’argent lorsqu’il faut choisir les méthodes et produits de réfection les plus appropriés

pour les diverses dégradations constatées.

1.6.2 Évaluation de la pertinence de l’intervention Cette étape est fondamentale dans tout outil d’aide à la gestion des interventions sur un

ouvrage en béton. Les instruments présentés par cette revue de documentation sont

différents et il est intéressant de les comparer pour comprendre leurs côtés positifs et

négatifs.

Le premier aspect à souligner est que la prise de décision relative à l’intervention se fait

dans tous les cas en fonction des informations fournies par les inspections effectuées sur la

structure et ses éléments ou composantes. Les fiches d’inspection utilisées (Figure 1.2 pour

Hydro-Québec, Figure 1.3 pour le MTQ et Figures 1.8 et 1.9 pour le USACoE) fournissent

quelques données en commun, telles que l’emplacement, la description et les propriétés

(mesures ou cotes) de la dégradation.

Malgré cette philosophie d’inspection assez similaire entre les méthodes consultées, les

façons d’utiliser les données de ces fiches pour arriver à une décision d’intervention sont

très distinctes. Comme il a été largement expliqué, chaque méthodologie a ses

particularités.

Dans le cas d’Hydro-Québec, on ne peut pas vraiment parler de « méthode de prise de

décision » mais plutôt d’interprétation variable des informations des inspections d’un

38

ingénieur à l’autre. Que ce soit avec la méthode de pronostic financier des conséquences

d’une non-intervention au moment présent ([Prézeau et Rivest, 1996]) ou bien avec les

critères de caractérisation du béton du tableau 1.1 ([Rivest, 2002]), le choix d’intervenir sur

la structure est basé sur le type du dommage et sur ses propriétés géométriques. Dans tous

les cas, la décision est subjective puisqu’il n’existe pas d’indices, de cotes ou autres

indicateurs quantitatifs qui permettent d’homogénéiser les actions à entreprendre.

L’ingénieur choisit alors les ouvrages sur lesquelles il va agir en utilisant son jugement

personnel pour déterminer l’importance relative de chaque dégradation et de chaque

composante structurale.

Le Ministère des Transports du Québec (MTQ) utilise une approche plus systématique pour

évaluer la pertinence d’une intervention. En premier lieu, les dégradations du béton sont

classifiées par degré d’importance avec un indice de gravité des défauts du béton (Tableau

1.2). Jusqu’à ce point, l’approche est semblable à celle des critères de caractérisation du

béton d’Hydro-Québec, dans le sens où les dégradations sont ordonnées en fonction de

leurs mesures. Cependant, le MTQ va au-delà de ce niveau, puisque deux cotes

supplémentaires sont déterminées. En effet, la cote d’évaluation du matériau (Figure 1.4)

permet de mesurer les effets de la dégradation sur l’intégrité de la structure et la cote

d’évaluation du comportement (Tableau 1.4) permet d’indiquer l’impact du défaut sur la

stabilité, la fonctionnalité et la sécurité de l’élément. À la fin, l’évaluation de l’urgence

d’intervention se fait en fonction de la plus faible valeur de CEM ou de CEC (Tableau 1.5).

Ainsi, plus la valeur de la cote la plus critique est faible, plus il est pressant de réaliser les

travaux de réfection. L’avantage de ces deux indicateurs est qu’en plus de représenter la

dégradation et ses propriétés, ils considèrent aussi l’emplacement de l’endommagement. En

effet, l’importance relative structurale (principale, secondaire ou accessoire) est prise en

compte puisque les critères sont pondérés pour que les cotes attribuées à chaque élément

aient la même importance lors de l’établissement de la priorité des travaux à effectuer.

Malgré cela, avec cette méthode d’évaluation, le choix de l’ingénieur est subjectif en ce qui

concerne l’estimation de la priorité d’action pour des structures qui ont la même

importance. Par exemple, comment prioriser l’intervention entre deux éléments principaux

(Figure 1.5) tels qu’une poutre à âme pleine ou une dalle épaisse? Il est clair que cette

méthode manque de précision à ce niveau même si elle est celle qui intègre le mieux, parmi

39

les méthodes répertoriées, les considérations de dégradations et de structure dans

l’assistance décisionnelle.

Le U.S. Army Corps of Engineers évalue les actions à entreprendre sur un ouvrage

hydraulique en quantifiant avec son Indice de Condition du Béton (IC) l’état actuel du

matériau (Tableau 1.9). Tel qu’expliqué, en utilisant des valeurs déductibles (DV) associées

aux diverses dégradations en fonction de leurs propriétés géométriques (Tableau 1.11), cet

indice se calcule avec l’équation [1.1]:

IC = 100 – [DV1 + 0,4(DV2) + 0,2(DV3) + 0,15(DV4) + 0,1(DV5)]

Ici encore, même si la prise de décision se fait sur une base quantitative, elle ne prend en

considération que les types des dégradations et leurs mesures. Cette approche n’arrive donc

pas au niveau de l’approche MTQ, qui permet au moins de distinguer les structures en trois

niveaux d’importance lors de la prise de décision. L’estimation objective de la priorité

d’intervention à l’intérieur d’un groupe de structures différentes, avec un indice IC, n’est

donc pas possible. Cependant, cette méthode possède une arme que ne possèdent pas les

autres outils étudiés: une équation simple qui permet de relativiser l’importance des valeurs

déductibles (DV) lors du calcul de l’Indice de Condition. Dans le cas de cette méthode, les

indicateurs utilisés pour calculer IC ne tiennent compte que des dégradations et de leurs

mesures. Mais, que serait cette approche si on arrivait à intégrer dans les valeurs

déductibles de l’équation [1.1] la notion de l’importance relative des composantes

structurales? Cela permettrait sans doute de distinguer le besoin relatif d’intervention de

différentes structures ou composantes sur une base rationnelle et uniforme.

Pour ce qui est de l’outil européen REHABCON, les auteurs consultés parlent d’un Indice

Simplifié de Dommage Structural. Cet indice permettrait d’établir l’urgence de

l’intervention selon un classement en quatre niveaux. Cependant, le fait de lire que

plusieurs indicateurs permettront de déterminer cet indice laisse planer le mystère quant à la

portée de cette méthode d’évaluation de la pertinence des interventions.

Pour terminer, on retient alors qu’au sujet de la détermination de la nécessité d’une

intervention, toutes les méthodes considèrent à un degré variable les dégradations et leurs

40

mesures. Cependant, pour ce qui est de la prise en compte de l’importance relative de la

structure examinée, seule la méthode MTQ est capable de le faire (avec les limitations

expliquées). Une bonne méthode qui permet d’évaluer la pertinence d’une intervention doit

donc au moins utiliser des indicateurs relatifs à la structure ainsi qu’à la dégradation et ses

mesures.

1.6.3 Méthodes et produits de réfection La dernière partie d’un outil qui vise à améliorer la gestion des interventions sur un ouvrage

en béton doit présenter de manière claire les méthodes et produits de réfection les plus

appropriés aux dégradations présentes sur la structure.

Les deux premières méthodologies examinées ne possèdent pas un outil unique qui soit en

mesure de fournir à l’utilisateur les spécifications optimales de matériaux et façons de faire

en fonction des défauts du béton. Dans le cas d’Hydro-Québec, l’absence d’un tel outil ou

manuel se doit au fait que la plupart de l’information pertinente se trouve actuellement

dispersée dans plusieurs rapports, normes et devis techniques. Dans le cas du Ministère des

Transports du Québec, la situation est similaire, étant donné la grande variété de sources

d’information qui contiennent les normes et conditions d’utilisation de ces produits et

techniques de réfection. Cette situation à Hydro-Québec et au MTQ ne facilite pas l’accès

des ingénieurs responsables des travaux de réfection aux informations. De même, cette

situation peut entraîner un choix inefficace du type d’intervention du point de vue de la

durabilité et de la rentabilité des travaux.

Avec le module de réparation de HYDROCON, le U.S. Army Corps of Engineers arrive à

regrouper efficacement ses connaissances relatives aux approches et produits de réfection.

De plus, ces informations sont classées en fonction du type de la détérioration du béton qui

affecte l’ouvrage, ainsi que des conditions auxquelles ce dernier est soumis. Cette

procédure améliore l’accès aux données pertinentes et le choix subséquent de l’ingénieur,

une fois que les causes de la détérioration sont déterminées avec le module de diagnostic.

Comme à Hydro-Québec et au MTQ, le U.S. Army Corps of Engineers ne possédait pas

une référence uniformisée de produits et méthodes de réfection [Kaetzel et McDonald,

41

2000]. Cependant, un important effort fut réalisé afin de remédier cette situation. Le

résultant de ce travail est très intéressant puisqu’à partir d’une dégradation quelconque,

l’utilisateur peut rapidement envisager les meilleures alternatives d’intervention pour faire

face au problème.

À ce sujet, l’approche méthodologique du manuel REHABCON est semblable à celle de

HYDROCON. En plus de proposer toutes les solutions possibles, cette méthode vise même

à déterminer la meilleure alternative d’intervention en fonction de considérations de

rentabilité, d’environnement et de gestion du risque d’échec associé à chaque option.

Il est donc clair que pour assembler un module de méthodes et produits de réfection qui

soit efficace, il faut regrouper et classer les options d’intervention en fonction des

dégradations ou détériorations du béton.

1.7 Conclusion Cette revue de documentation a présenté quelques-uns des outils et méthodologies d’aide à

la gestion des interventions sur les ouvrages en béton qui existent en Amérique du Nord et

en Europe.

Les outils d’assistance décisionnelle sont peu nombreux et ceux qui ont été répertoriés

datent au plus d’une quinzaine d’années. En fait, ils font partie d’une nouvelle tendance qui

vise à intégrer de façon systématique et uniforme les diverses étapes d’une intervention sur

un ouvrage en béton. La preuve de ceci est le nombre croissant de compagnies et

d’organismes qui s’intéressent de près à ces méthodes, à cause de l’importance des coûts

associés aux réfections et autres interventions requises pour maintenir l’intégrité et la

fonctionnalité de leurs structures.

La forme de l’approche utilisée par chaque organisation est différente, mais le principe

reste le même. En effet, trois étapes successives fondamentales sont retrouvées dans la

plupart de ces outils décisionnels: la détermination des causes de la dégradation,

l’évaluation de la pertinence et du type d’intervention et finalement le choix des méthodes

et des produits de réfection appropriés. Le suivi méthodique de ces trois phases lors de

42

l’évaluation des infrastructures assure une gestion optimale des interventions en fonction

des ressources disponibles. Concrètement, l’application d’une même approche rationnelle à

tous les ouvrages permet de les comparer objectivement et de choisir les meilleures actions

à entreprendre.

Même si la décision ultime relative au moment et au type d’intervention revient à

l’ingénieur ou au gestionnaire responsable de la gestion des ouvrages, ces outils, manuels

ou méthodes permettent de guider ce choix final de façon homogène et cohérente.

CHAPITRE 2

DIAGNOSTIC DES DÉGRADATIONS DU BÉTON

2.1 Introduction La première étape à franchir pour intervenir efficacement sur un ouvrage en béton consiste

à déterminer les causes des dommages existants. Cette étape peut aussi être la plus

importante du processus de réfection ou d’entretien. En effet, si le phénomène qui provoque

la détérioration du béton de base n’est pas contrôlé ou si son diagnostic est incorrect, il est

fort probable que ce mécanisme de dégradation affecte aussi le béton de réparation [Smoak,

1997]. Une identification incorrecte de la source du problème se traduit alors par des

interventions coûteuses, infructueuses et surtout récurrentes, ce qui n’est certainement pas

intéressant du point de vue de la durabilité des travaux et des budgets, parfois limités, des

gestionnaires.

Comme il a été expliqué lors de la revue de la documentation, il n’existe actuellement pas à

Hydro-Québec d’outil qui effectue le diagnostic des dégradations du béton des ouvrages

hydrauliques. Il est donc important en premier lieu de mettre en place une méthodologie de

diagnostic afin de préciser convenablement l’origine de ces endommagements. Ceci

permettra d’améliorer l’interprétation des symptômes des défauts et par conséquent de

faciliter le choix postérieur des actions et des matériaux requis lors de l’intervention sur la

structure.

44

Ce chapitre explique la procédure adoptée pour effectuer le diagnostic des dommages du

béton des barrages d’Hydro-Québec, puis présente rapidement le module de diagnostic

inclus dans le logiciel développé pour l’aide à la gestion des interventions.

2.2 Méthodologie Il a été vu au sous-chapitre 1.2 qu’il existe depuis plusieurs années à Hydro-Québec une

classification uniformisée des dégradations présentes sur une structure hydraulique. La

figure 2.1 présente à nouveau cette grille de classification.

Figure 2.1 – Grille de classification uniformisée des dégradations

(Source: [Fortin, Larivière, Manescu et Stéresco, 1995]) Ce classement inclut des dégradations qui sont propres au béton et d’autres qui le sont aux

sols et aux roches. Il faut donc d’abord trier dans cette liste les détériorations qui sont

pertinentes à cette étude, soit celles du béton. Le tableau 2.1 présente ces dégradations.

45

Tableau 2.1 – Classification des dégradations du béton par Hydro-Québec

CODE Dégradation (« Terme ») 1 Fissure 10 Venue d’eau 16 Éclatement 17 Décollement en plaques 18 Corrosion 19 Érosion 20 Écaillage/Désintégration 21 Nid d’abeille 22 Joint froid 23 Détériorations multiples du béton 24 Zone de béton réparé 25 Irrégularité de surface 26 Scellant de joint défectueux 27 Déplacement apparent 29 Vide sous le blindage


Lors de la revue de documentation, il a aussi été mentionné que le U.S. Army Corps of

Engineers a créé HYDROCON (section 1.4.1). Ce logiciel possède un module qui effectue

à partir de simples observations visuelles le diagnostic des endommagements du béton de

structures hydrauliques telles que des barrages, des chenaux ou des évacuateurs. Cela

s’effectue en interrogeant successivement l’utilisateur sur les conditions de l’ouvrage et du

matériau pour éliminer progressivement les sources improbables du problème. La

procédure utilisée par ce module comprend une liste détaillée de dégradations (Tableau

2.2). Étant donné que l’outil de diagnostic requis par Hydro-Québec s’applique au même

type de structures hydrauliques en béton et de détériorations, il est intéressant de voir si les

dégradations traitées par HYDROCON sont similaires à celles d’Hydro-Québec. Le tableau

2.3 fait la synthèse de l’équivalence des terminologies.

46

Tableau 2.2 – Dégradations comprises dans le module de diagnostic de HYDROCON

Famille Dégradations Fissuration - Fissures isolées

- Fissures en réseau - Fissures principalement parallèles - Fissures coïncidant avec l’armature - Fissures accompagnées de délamination - Fissures distribuées aléatoirement

Distorsion et mouvement - Flambement - Éclatement sous compression - Cambrement - Tassements différentiels - Gonflement de la masse de béton - Tassement - Déversement - Voilement

Infiltration et dépôts Infiltration: - Infiltration dans les joints ou joints

d’étanchéité - Infiltration dans les fissures - Infiltration à travers la masse de béton Dépôts: - Décoloration - Efflorescence - Exsudation - Incrustations

Irrégularités de surface - Bullage - Nids d’abeille - Joints froids apparents - Surfaces irrégulières - Faïençage - Poussière et débris

Pertes de masse - Écaillage - Éclatements - Abrasion ou Érosion


47

Tableau 2.3 – Équivalence de pathologies entre Hydro-Québec et HYDROCON pour le

diagnostic des dégradations du béton

Dégradations Hydro-Québec (Tableau 2.1)

Dégradations HYDROCON (Tableau 2.2)

Fissure Famille de dégradation « Fissuration » Venue d’eau Famille de dégradation « Infiltration » Éclatement « Éclatements », dans famille de dégradation « Pertes de

masse » Décollement en plaques « Fissures accompagnées de délamination », dans famille

de dégradation « Fissuration » Corrosion - « Fissures coïncidant avec l’armature » dans famille de

dégradation « Fissuration » - « Décoloration » dans famille de dégradation

« Dépôts » Érosion « Abrasion ou érosion » dans famille de dégradation

« Pertes de masse » Écaillage/Désintégration « Écaillage » dans famille de dégradation « Pertes de

masse » Nid d’abeille « Nids d’abeille » dans famille de dégradation

« Irrégularités de surface » Joint froid « Joints froids apparents » dans famille de dégradation

« Irrégularités de surface » Détériorations multiples du

béton Toutes les familles de dégradations

Zone de béton réparé Cette dégradation ne précise pas de diagnostic puisqu’il s’agit uniquement de la constatation d’une couche de béton de réparation lors de l’inspection

Irrégularité de surface Famille de dégradation « Irrégularités de surface » Scellant de joint défectueux Famille de dégradation « Infiltration »

Déplacement apparent Famille de dégradation « Distorsion et mouvement » Vide sous le blindage Famille de dégradation « Distorsion et mouvement »

2.3 Module de diagnostic des dégradations du béton Étant donné que les pathologies considérées par HYDROCON pour le diagnostic des

dégradations du béton sont similaires à celles qui sont utilisées par Hydro-Québec (Tableau

2.3), il n’est pas nécessaire de réinventer la roue en ce qui concerne la détermination des

causes des dommages du béton sur les structures hydrauliques. Ainsi, le module de

diagnostic du logiciel d’aide à la gestion des interventions sur les barrages en béton,

48

présenté au chapitre 5 de ce mémoire, est une adaptation du module de diagnostic de

HYDROCON aux conditions du projet. Effectivement, de nombreuses images et

illustrations sur les différentes pathologies du béton, en provenance des banques de données

d’Hydro-Québec, ont été greffées aux différentes étapes du processus de diagnostic afin de

rendre cet outil plus convivial et familier envers les utilisateurs.

2.4 Conclusion La détermination des causes des dégradations du béton est essentielle pour réussir les

interventions en termes de qualité, durabilité et rentabilité. Le processus menant à la source

du problème est inclus dans un outil informatique de diagnostic adapté du logiciel

HYDROCON, de caractère public. Ce module permet une meilleure interprétation de la

pathologie de la dégradation puisque les diverses conditions auxquelles est soumise la

composante sont prises en considération. Cette façon de procéder permet par la suite

d’améliorer le choix des méthodes et des produits les plus aptes à combler les déficiences

causées par l’endommagement sur l’ouvrage.

CHAPITRE 3

ÉVALUATION DE LA PERTINENCE D’INTERVENTION

3.1 Introduction Une fois que la cause de la dégradation est connue et que l’évaluation de l’étendue des

dommages est effectuée lors de l’inspection, il est nécessaire de prendre une décision quant

à la nécessité d’effectuer des travaux sur la structure.

L’évaluation de la pertinence d’une intervention sur un ouvrage en béton n’est pas une

tâche simple. En effet, ce n’est pas parce qu’une structure est endommagée qu’elle requiert

forcément des travaux de réfection ou d’entretien [Smoak, 1997]. Chaque processus de

dégradation survient de façon différente sur le béton, et en plus, ses conséquences sur la

fonctionnalité, sécurité et intégrité de l’ouvrage dépendent de son évolution dans le temps,

de sa concomitance avec d’autres détériorations ainsi que des conditions auxquelles est

soumise la structure.

L’établissement rationnel des besoins des composantes endommagées, en terme de travaux

de réfection ou d’entretien, est essentiel dans l’optique d’améliorer la distribution et la

planification des budgets et des efforts consacrés au maintien de la performance globale du

parc d’ouvrages gérés.

50

Cependant, à Hydro-Québec, l’optimisation des interventions quant à leur réelle urgence

nécessite des analyses qui demeurent complexes même pour les ingénieurs expérimentés

chargés de l’évaluation de l’état des barrages. Au fait, ces spécialistes ne disposent pas

actuellement de normes ou de critères précis pour la prise de décision en ce qui concerne la

priorisation et l’amélioration des travaux de réfection [Saleh, 2002].

Il est alors crucial de développer un outil ou une méthodologie qui classifie les

endommagements du béton de façon rationnelle et homogène, afin d’orienter l’ingénieur

dans une prise de décision objective. La mise en place d’une approche d’assistance

décisionnelle de ce genre cherche à atteindre les objectifs suivants [Saleh et coll., 2003]:

• Évaluer objectivement l’importance de la structure (sous-composantes,

composantes et barrages) et des déficiences du béton

• Planifier, en ordre d’importance, les campagnes de réfection

• Optimiser le moment et le nombre d’interventions

• Garantir la pertinence des interventions

• Constater l’évolution temporelle de l’état de la structure évaluée

Ce chapitre est structuré de la façon suivante:

• Le sous-chapitre 3.2 explique les critères d’analyse décisionnels mis en place pour

évaluer la pertinence d’une intervention sur un ouvrage hydroélectrique en béton.

Dans cette partie, la présentation de l’indice qui permet de quantifier la nécessité

d’intervention (Indice d’Endommagement) est suivie par celle des différents

indicateurs qui influencent ledit indice (indices de structure, de pathologie et de

phénomène)

• Le sous-chapitre 3.3 explique le calcul de l’Indice d’Endommagement

• Le sous-chapitre 3.4 présente de façon brève le module d’assistance décisionnelle

créé pour le logiciel d’aide à la gestion des interventions

• Le sous-chapitre 3.5 discute l’approche proposée en la comparant aux autres

méthodes répertoriées dans la revue de documentation

51

• Le sous-chapitre 3.6 conclue au sujet de la méthodologie développée pour évaluer

la pertinence d’intervention

3.2 Critères d’analyse décisionnels Les critères d’analyse décisionnels présentés dans ce chapitre permettent d’évaluer la

pertinence d’une intervention. La méthodologie adoptée est simple car elle fait appel à des

données que les ingénieurs d’Hydro-Québec colligent de manière régulière et systématique

[Saleh et coll., 2003]. Ainsi, c’est à partir du savoir-faire du personnel en charge des

inspections que cette approche a été développée.

Comme il sera vu, plusieurs paramètres doivent être considérés afin d’incorporer l’aspect

structural et celui de l’endommagement proprement dit dans la prise de décision:

• Le type de la structure (composantes et sous-composantes)

• La pathologie de la dégradation (terme, caractéristiques et mesures)

• L’impact de la dégradation sur la structure

3.2.1 Indice d’Endommagement L’Indice d’Endommagement a été développé en partant de l’idée de l’Indice de Condition

du béton des structures hydrauliques [Bullock et Foltz, 1995]. En effet, l’indice IE est une

valeur comprise entre 0 et 100 qui permet de classifier numériquement l’état du béton dans

la structure évaluée en trois zones (verte, jaune et rouge). Cette classification par zones est

la même que celle qui est proposée par la méthode de l’USACoE et propose les actions

correspondantes à entreprendre en fonction du degré d’endommagement du béton. Le

tableau 3.1 présente l’échelle de valeurs de l’Indice d’Endommagement, tandis que le

tableau 3.2 présente les trois intervalles de valeurs qui permettent d’orienter l’ingénieur

dans son choix d’intervention.

52 Tableau 3.1 – Échelle de valeurs de l’Indice d’Endommagement du béton (IE)

Tableau 3.2 – Interprétation des zones de valeurs de l’Indice d’Endommagement

Une évaluation détaillée est nécessaire pour déterminer s’il faut réparer, réhabiliter, ou reconstruire

0 à 39Rouge3

Une analyse économique des alternatives de réparation est conseillée afin de déterminer la meilleure action d’entretien

40 à 69Jaune2

Aucune action immédiate n’est requise70 à 100Verte 1

ActionIntervalle de valeurs de l’IE

Zone

Une évaluation détaillée est nécessaire pour déterminer s’il faut réparer, réhabiliter, ou reconstruire

0 à 39Rouge3

Une analyse économique des alternatives de réparation est conseillée afin de déterminer la meilleure action d’entretien

40 à 69Jaune2

Aucune action immédiate n’est requise70 à 100Verte 1

ActionIntervalle de valeurs de l’IE

Zone

La structure ne fonctionne plusHors d’usage

0 à 9

Détérioration extensive. Le fonctionnement de la structure est inapproprié

Très mauvaise

10 à 24

Détérioration sévère dans au moins une partie de la structure. Le fonctionnement peut être inapproprié sous chargement maximal

Mauvaise25 à 39

Détérioration modérée. La structure devrait fonctionner de façon adéquate sous les charges maximales prévues

Marginale40 à 54

Quelques dégradations ou défauts sont évidents, mais le fonctionnement de la structure n’est pas affecté

Correcte55 à 69

Seulement des détériorations et défauts mineurs sont évidents

Très bonne

70 à 84

Pas de défauts constatés. Un peu d’usure normale due au vieillissement

Excellente85 à 100

DescriptionConditionValeur IE

La structure ne fonctionne plusHors d’usage

0 à 9

Détérioration extensive. Le fonctionnement de la structure est inapproprié

Très mauvaise

10 à 24

Détérioration sévère dans au moins une partie de la structure. Le fonctionnement peut être inapproprié sous chargement maximal

Mauvaise25 à 39

Détérioration modérée. La structure devrait fonctionner de façon adéquate sous les charges maximales prévues

Marginale40 à 54

Quelques dégradations ou défauts sont évidents, mais le fonctionnement de la structure n’est pas affecté

Correcte55 à 69

Seulement des détériorations et défauts mineurs sont évidents

Très bonne

70 à 84

Pas de défauts constatés. Un peu d’usure normale due au vieillissement

Excellente85 à 100

DescriptionConditionValeur IE

53

Il est important de souligner que cet indice a été conçu pour quantifier la pertinence de

l’intervention en fonction des impacts des dégradations sur la pérennité de la structure,

c’est-à-dire sur son intégrité et son comportement. L’indice IE ne doit pas être confondu

avec l’Indice de Condition qui est en cours de développement afin de pouvoir classifier les

barrages, en remblai et en béton, en fonction de leur sécurité [Robichaud, 2002,

communication personnelle]. Cet outil de gestion du risque développé par la Direction de la

Sécurité des Barrages d’Hydro-Québec peut alors être vu comme une évaluation parallèle et

complémentaire à celle qui est décrite dans ce mémoire, puisqu’il estime les risques

associés à la rupture d’un barrage sur son environnement (pertes de vie, matérielles et

financières).

Comme il a été mentionné précédemment, l’évaluation de la pertinence d’une intervention

doit intégrer divers aspects. Ainsi, l’Indice d’Endommagement proposé dans ce mémoire

considère d’abord le type de la structure évaluée (Indice de Structure). Par la suite, pour ce

qui est de la dégradation du béton, sont pris en compte son terme (Indice de Dégradation),

ses caractéristiques (Indice Qualitatif), ses mesures (Indice de Mesure) et son impact sur le

comportement de l’élément (Indice de Phénomène). Afin de tenir compte de ces facteurs,

l’expression de base suivante est proposée pour le calcul de l’Indice d’Endommagement.

( )[ ]IIIIIfI pMQDSE ×−= ,,,100 [3.1]

IE: Indice d’Endommagement

IS: Indice de Structure

ID: Indice de Dégradation

IQ: Indice Qualitatif

IM: Indice de Mesure

IP: Indice de Phénomène

Avant de décrire dans les sous-chapitres suivants chacun des paramètres qui interviennent

dans le calcul de l’indice IE, il faut indiquer que les valeurs assignées à ces différents

indicateurs sont le résultat des nombreuses rencontres effectuées avec les ingénieurs

d’Hydro-Québec impliqués dans ce projet. Même si l’attribution d’un chiffre aux dizaines

d’indices présentés dans les pages suivantes repose sur une base empirique, l’essentiel à

54

retenir est qu’il s’agit d’un processus consensuel qui permet d’uniformiser l’interprétation

de l’importance des divers aspects à considérer lors de la prise de décision.

3.2.2 Indice de Structure L’Indice de Structure (IS) représente l’importance relative (type, dimensions et

fonctionnalité) de la structure examinée [Saleh et coll., 2003]. Les valeurs possibles pour

cet indice sont comprises entre 0 (aucune valeur structurale) et 100 (importance structurale

élevée). Le tableau 3.3 présente les Indices de Structure à considérer en fonction de la

composante et de la sous-composante évaluée. Dans ce tableau, les valeurs attribuées aux

différents indices IS ne sont pas inscrites pour raison de confidentialité.

Le classement des ouvrages avec l’Indice de Structure par composantes et sous-

composantes présente un avantage indéniable: l’attribution d’un indice à une sous-

composante quelconque permet de la comparer rationnellement et sur la même échelle de

valeurs avec n’importe quelle autre sous-composante du tableau 3.3. En effet, il est possible

non seulement de juger l’importance de différentes sous-composantes appartenant à une

même composante, comme par exemple un pilier et une voûte d’une centrale, mais la

comparaison de sous-composantes appartenant à différentes composantes est aussi faisable.

Ainsi, à titre illustratif, il est possible de confronter objectivement l’importance d’un pilier

d’un évacuateur de crues avec celui d’une prise d’eau. Même s’il s’agit du même type de

sous-composante, son importance n’est pas obligatoirement la même puisque les fonctions

et particularités de la composante à laquelle il appartient sont différentes.

55

Tableau 3.3 – Indices de Structure

CODE Composante Sous-composante IS

1 Barrage 1 Barrage poids - 2 Barrage voûte - 3 Barrage voûte multiple - 4 Barrage contrefort - 5 Mur de soutènement - 6 Galerie d’inspection ou drainage -

10 Évacuateur de crues 11 Tablier - 12 Coursier - 13 Pilier - 14 Mur de soutènement - 15 Vanne - 16 Galerie -

20 Prise d’eau 21 Tablier - 22 Pilier - 23 Conduite forcée - 24 Mur ou Mur de soutènement - 25 Voûte - 26 Radier (coursier) - 27 Vanne - 28 Galerie -

30 Centrale 31 Tablier (plancher) - 32 Pilier - 33 Mur ou mur de soutènement - 34 Voûte - 35 Radier (coursier) - 36 Bâche spirale - 37 Galerie -

56

3.2.3 Indices de Pathologie Le vocabulaire uniformisé du Guide d’Inspection Version 1.0 ([Fortin, Larivière, Manescu

et Stéresco, 1995]) décrit les observations visuelles à l’endroit des barrages en béton et

ouvrages connexes. Ce glossaire offre la définition des dégradations classifiées par Hydro-

Québec en fonction de leurs termes, types et qualificatifs. En effet, comme il a été expliqué

dans la revue de la documentation (sous-chapitre 1.2), lors des inspections, les

détériorations sont relevées avec grand détail, puisque la mesure de leurs dimensions est

accompagnée par une description sur les trois niveaux cités antérieurement (Figure 1.1).

L’utilisation d’un classement hiérarchique de ce type permet d’améliorer l’interprétation de

l’importance propre à chaque dommage. Cette affirmation est vraie puisqu’il est possible

d’attribuer des indices spécifiques au terme, au type et à la qualité de n’importe quelle

dégradation.

Les sous-sections suivantes présentent les indices associés aux dégradations, classées par

termes, types, qualificatifs, ainsi que par leurs mesures. L’incorporation de ces indices

relatifs à la pathologie de la détérioration dans la détermination de l’Indice

d’Endommagement (équation [3.1]) permet réellement d’évaluer sur une même base

l’importance des différents défauts entre eux.

57

3.2.3.1 Indice de Dégradation L’Indice de Dégradation (ID) représente l’importance de la dégradation observée [Saleh et

coll., 2003]. Les valeurs possibles pour cet indice varient de 0 (dégradation sans

importance) à 100 (importance très élevée de la dégradation). Le tableau 3.4 présente les

Indices de Dégradation à prendre pour le calcul de l’Indice d’Endommagement en fonction

de la dégradation du béton. Dans ce cas, les détériorations considérées sont les mêmes que

celles du tableau 2.1, tiré de la grille de classification uniformisée des dégradations (Figure

1.1). Par confidentialité, les valeurs attribuées aux différents indices ID ne sont pas

présentées.

Tableau 3.4 – Indices de Dégradation

CODE Dégradation (« Terme ») ID 1 Fissure - 10 Venue d’eau - 16 Éclatement - 17 Décollement en plaques - 18 Corrosion - 19 Érosion - 20 Écaillage/Désintégration - 21 Nid d’abeille - 22 Joint froid - 23 Détériorations multiples du béton - 24 Zone de béton réparé - 25 Irrégularité de surface - 26 Scellant de joint défectueux - 27 Déplacement apparent - 29 Vide sous le blindage -

L’attribution des Indices de Dégradation aux différents termes est le premier maillon à

franchir pour établir l’importance relative d’un défaut constaté sur le béton. Il est évident

que si aucun autre indicateur ne vient compléter cet indice, l’utilité de la procédure est

questionnable, puisque à lui tout seul, l’indice ID ne permet pas de comparer entre elles des

dégradations différentes appartenant à la même famille. À titre d’exemple, comment juger

la gravité relative d’une fissure unique verticale par rapport à celle d’un ensemble de

fissures horizontales? La mise en place d’un indice qui considère le type et la qualité du

58

terme de la dégradation en question est alors justifiée et nécessaire. Cet indice est présenté à

la sous-section suivante.

3.2.3.2 Indice Qualitatif L’Indice Qualitatif (IQ) estime l’importance qualitative de la dégradation du béton observée

sur l’ouvrage [Saleh et coll., 2003], en considérant les types et les qualificatifs du terme de

détérioration évalué (Figure 1.1 et Tableau 3.4). Les valeurs de l’indice IQ sont comprises

entre 0 (pas d’importance qualitative) et 100 (importance qualitative très élevée). Le

tableau 3.5 présente les Indices Qualitatifs attribués à chaque dégradation du béton. Comme

pour les indices précédents, les valeurs assignées ne sont pas inscrites pour raison de

confidentialité.

Tableau 3.5 – Indices Qualitatifs

Fissure (Terme 1)

Longitudinale

[1] Transversale

[2] Verticale

[3] Horizontale

[4] Oblique

[5] Quelconque

[6] Polygonal

[7]

Unique [1-15] - - - - - -

Ensemble

[1-16] - - - - - -

Patron [1-22] - -

Venue d'eau (Terme 10)

Jaillissante

[10] Efflorescente

[11] Claire [12]

Brouillée [13]

Boueuse [14]

Unique [10-15] - - - - - Ensemble [10-16] - - - - - Étalée au joint (fissure) [10-23] - - - - - Éclatement (Terme 16) Local [16-24] - Étalé au joint [16-23] - Décollement en plaques (Terme 17) Local [17-24] - Étendu [17-25] -

59

Corrosion des armatures (Terme 18) Locale [18-24] - Étendue [18-25] - Érosion (Terme 19) Étalée au joint [19-23] - Locale [19-24] - Étendue [19-25] - Écaillage/Désintégration (Terme 20) Local [20-24] - Étendu [20-25] - Nid d'abeille (Terme 21) Unique [21-15] - Ensemble [21-16] - Joint froid (Terme 22)

Longitudinal

[1] Transversal

[2] Vertical

[3] Horizontal

[4] Oblique

[5] Quelconque

[6] Polygonal

[7] Joint froid [22] - - Détériorations multiples du béton (Terme 23) Unique [23-15] - Ensemble [23-16] - Zone de béton réparé (Terme 24) Unique [24-15] - Ensemble [24-16] - Irrégularité de surface (Terme 25) Étalée au joint [25-23] - Locale [25-24] - Scellant de joint défectueux (Terme 26) Étalé au joint [26-23] - Local [26-24] - Déplacement apparent (Terme 27) Tangentiel [17] Ouvert [18] Désaligné 19] Déplacement apparent [27] - - - Vide sous le blindage (Terme 29) Local [29-24] - Étendu [29-25] -

60

L’évaluation de l’importance relative d’une dégradation uniquement avec les Indices de

Dégradation et Qualitatifs permet une bonne comparaison des défauts selon leur pathologie.

Cependant, une composante essentielle manque à cette évaluation. En effet, afin de juger

dans sa totalité la gravité d’un dommage en fonction de ses propriétés, il faut inclure dans

la détermination de l’Indice d’Endommagement l’aspect quantitatif. C’est pour cela qu’un

Indice de Mesure a été développé, tel que présenté dans la prochaine sous-section.

3.2.3.3 Indice de Mesure L’Indice de Mesure (IM) représente l’importance des valeurs de dégradation mesurées

[Saleh et coll., 2003]. Les valeurs de l’indice IM vont de 0 (pas d’importance) à 100

(importance très élevée). Le tableau 3.6 contient les valeurs des Indices de Mesure

assignées aux dégradations en fonction de l’étendue de la défaillance observée sur

l’ouvrage. À nouveau, les valeurs des indices mises au point sont omises pour question de

confidentialité.

Tableau 3.6 – Indices de Mesure

Fissure (Terme 1) Ouverture Longueur

Très fine Fine Moyenne Large Petite - - - -

Moyenne - - - - Grande - - - -

Très grande - - - -

Venue d'eau (Terme 10) Débit d'infiltration Gouttelette Petit Moyen Grand

Venue d’eau - - - -

61

Éclatement (Terme 16) Surface

Profondeur Petite Moyenne Grande Petite - - -

Moyenne - - - Grande - - -

Décollement en plaques (Terme 17) Surface



Corrosion (Terme 18) Surface

Armatures Petite Moyenne Grande - - - Érosion (Terme 19) Surface



Écaillage/Désintégration (Terme 20) Surface



Nid d'abeille (Terme 21) Surface

Nid d’abeille Petite Moyenne Grande - - -

62

Joint froid (Terme 22) Longueur

Petite - Moyenne - Grande -

Très grande -

Détériorations multiples du béton (Terme 23) Surface Détériorations multiples du béton Petite Moyenne Grande - - - Zone de béton réparé (Terme 24) Surface

Zone de béton réparé Petite Moyenne Grande - - - Irrégularité de surface (Terme 25) Surface

Épaisseur Petite Moyenne Grande Petite - - -


Scellant de joint défectueux (Terme 26)

Longueur Petite -

Moyenne - Grande -

Très grande -

Déplacement apparent (Terme 27) Écart Petit -

Moyen - Grand -

Très grand -

63

Vide sous le blindage (Terme 29) Surface

Vide sous le blindage Petite Moyenne Grande - - -

3.2.4 Indice de Phénomène Un Indice de Phénomène (IP) est finalement requis dans le calcul de l’Indice

d’Endommagement, puisqu’il faut pondérer les autres indices dans l’équation [3.1] afin

d’indiquer l’impact principal de la dégradation sur le comportement de la structure [Saleh

et coll., 2003].

( )[ ]IIIIIfI pMQDSE ×−= ,,,100

La pondération des indices de structure (IS) et de pathologie (ID, IQ et IM) par l’indice IP

permet d’obtenir un Indice d’Endommagement compris entre 0 et 100. L’Indice de

Phénomène est une valeur rationnelle comprise entre 0 et 1, qui varie en fonction des types

d’impacts, tel que présenté dans le tableau 3.7. Il est à préciser que plus la valeur de IP

d’une dégradation tend vers l’unité, plus le phénomène risque d’affecter le bon

comportement de l’ouvrage.

Tableau 3.7 – Indices de Phénomène

Type d’impact IP Stabilité -

Fonctionnalité - Étanchéité - Esthétique -

Les valeurs des indices IP doivent répondre aux besoins de la présente étude sur les

ouvrages hydrauliques en béton d’Hydro-Québec. Étant donné que ces besoins sont

principalement des considérations d’intégrité et de comportement, l’indice de phénomène

associé à l’esthétique doit avoir une valeur inférieure aux trois autres IP présentés dans le

tableau 3.7.

64

En précisant si le défaut affecte essentiellement la stabilité, la fonctionnalité, l’étanchéité ou

l’esthétique, l’utilisateur permet à l’Indice d’Endommagement de considérer de manière

uniforme et rationnelle l’influence exercée sur le comportement de l’ouvrage par tous les

paramètres requis pour quantifier la pertinence de l’intervention.

Dans le cas où le phénomène générerait plus qu’un impact sur la structure, la valeur retenue

de IP sera la valeur maximale des Indices de Phénomène associés aux impacts sélectionnés.

3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement

3.3.1 Indice d’Endommagement pour diverses structures L’Indice d’Endommagement (IE) est conçu pour guider l’ingénieur dans sa prise de

décision relative au choix et au moment des travaux à effectuer sur un ou plusieurs

ouvrages. L’évaluation de la pertinence d’intervention avec cet indicateur est intéressante,

puisqu’il est possible d’établir les priorités relatives aux besoins d’action à travers le parc

de structures géré. La figure 3.1 présente à titre d’exemple un classement hiérarchique de

structures qui s’étale du niveau global de la région jusqu’à celui de l’échelon local de la

sous-composante évaluée.

Figure 3.1 – Exemple d’organisation hiérarchique d’un parc de structures

(Source: [Saleh et coll., 2003])

65

Comme il est expliqué dans les sous-sections qui suivent, l’Indice d’Endommagement

permet d’orienter la décision de l’ingénieur de manière horizontale et verticale à travers la

hiérarchie présentée sur la figure 3.1. Néanmoins, cette étude se limite à décrire le calcul de

IE pour les trois niveaux inférieurs de cette pyramide organisationnelle, c’est-à-dire pour les

sous-composantes, les composantes et les barrages. Cette limite est imposée en raison de

l’incertitude qui croît avec le niveau hiérarchique évalué. C’est pour cela que le barrage est

l’unité structurale plus élevée d’un parc d’ouvrages pour laquelle il est possible de calculer

de façon raisonnable et objective un Indice d’Endommagement. En effet, la seule utilisation

de cet indice pour guider la prise de décision dans les niveaux supérieurs de la pyramide

organisationnelle (Figure 3.1), tels que l’aménagement ou la région, a une portée limitée

étant donné l’ampleur et la variété des considérations qui entrent en jeu à ces niveaux.

Parmi ces facteurs, il est possible de citer les considérations socio-politiques,

environnementales, financières et bien sûr, celles relatives à la sécurité de l’ensemble des

ouvrages gérés.

Ainsi, en considérant les effets des dégradations sur l’intégrité et le comportement d’une

structure, l’Indice d’Endommagement est un indicateur simple et objectif des priorités de la

planification des interventions sur différents barrages et leurs parties (composantes et sous-

composantes).

3.3.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une sous-composante La première étape à franchir pour calculer l’Indice d’Endommagement d’une sous-

composante consiste à obtenir une valeur déductible pondérée des indices de structure, de

pathologie et de comportement des défauts présents sur le béton. Cette valeur s’obtient

comme suit:

( )[ ]IIIIIVDP pMQDS ×+++= 25,0 [3.2]

Avec VDP: Valeur Déductible Pondérée d’une dégradation

L’équation [3.2] correspond à la partie à soustraire dans l’équation générale [3.1] présentée

antérieurement et attribue une pondération égale aux indices de structure et de pathologie.

66

Ceci est dû au fait que chacun des Indices de Structure (IS), de Dégradation (ID), Qualitatif

(IQ) et de Mesure (IM) ont été jugés équivalents dans leur influence sur l’Indice

d’Endommagement lors des réunions avec les ingénieurs d’Hydro-Québec. L’attribution de

différents coefficients à ces indices n’est pas justifiable, étant donné que la relativité de leur

effet sur l’intégrité et le comportement de l’ouvrage n’est pas connue avec certitude [Saleh

et coll., 2003]. En effet, étant donné que la validation de la méthodologie proposée reste à

faire sur le terrain, il n’est rationnellement pas possible de soutenir des pondérations

variables pour le moment.

La figure 3.2 présente la feuille sur laquelle sont lues les informations requises pour

déterminer les valeurs des indices utilisés dans l’expression [3.2] pour calculer la valeur

déductible pondérée d’une dégradation.

Figure 3.2 – Fiche d’inspection


67

La procédure pour obtenir les divers indices est la suivante:

• Lire dans le tableau 3.3 l’indice IS correspondant à la composante et la sous-

composante reportées sur la fiche d’inspection dans les champs « Composante » et

« Sous-Composante » (Figures 3.2 et 3.3).

• Tirer du tableau 3.4 l’indice ID associé à la dégradation inscrite dans le champ

« Terme » de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3).

• Extraire du tableau 3.5 l’indice IQ relatif aux informations des champs « Type » et

« Qualificatif(s) » de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3).

• Repérer dans le tableau 3.6 l’indice IM qui répond aux données des champs

« Mesures » de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3).

• Déterminer l’Indice de Phénomène tel qu’expliqué au sous-chapitre 3.2.4.

La figure 3.3 présente un exemple de lecture des données tirées d’une fiche d’inspection,

afin d’obtenir les divers indices requis par l’équation [3.2].

Figure 3.3 – Lecture des informations nécessaires pour déterminer les indices

(Adapté de [Hydro-Québec, 2003])

68

Même s’il est possible qu’une sous-composante ne présente qu’un seul défaut, cette

situation est plutôt rare. En effet, les ouvrages hydroélectriques en béton présentent

fréquemment plusieurs détériorations, souvent variables en typologie (termes, types et

qualificatifs) et en dimensions. Pour affronter cette réalité, il est nécessaire d’écrire une

expression capable de combiner efficacement les diverses valeurs déductibles VDP

calculées avec [3.2], pour obtenir un Indice d’Endommagement qui soit représentatif de

l’état du béton de la sous-composante.

L’Indice d’Endommagement pour une sous-composante est donné par l’équation [3.3].

Cette expression s’utilise une fois que les valeurs VDP les plus élevées de la sous-

composante, jusqu’à concurrence de cinq, ont été répertoriées et classées en ordre

d’importance.

( )

⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

≤≤⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛×

+−=

=−=

∑=

−

)52(2

2100

)1()(100

42

)5(

1

1

VDP

n

ii

i

ES

VDPES

npourVDP

VDPI

npourVDPI

VDP

[3.3]

Avec IES: Indice d’Endommagement pour la sous-composante évaluée

nVDP: Ordre en importance décroissante de la valeur de VDP

VDPn: Valeurs Déductibles Pondérées maximales de la sous-composante

VDP1: Valeur Déductible Pondérée du défaut le plus important

VDP2: Valeur Déductible Pondérée du deuxième défaut le plus important

L’équation [3.3] utilise les valeurs VDP les plus importantes de la sous-composante

calculées avec [3.2], en leur appliquant une pondération exponentielle. Le résultat est

ensuite soustrait de la valeur maximale possible de IES (100), avec la même philosophie que

celle de l’équation [3.1]. Il est à préciser que l’approche initiale de calcul envisagée était

celle d’une pondération exponentielle avec des coefficients à intensité variable selon le

69

nombre de défauts. Cependant, l’approche envisagée amoindrissait l’importance des

défauts les plus critiques. En effet, la considération de dégradations supplémentaires

n’affectait pas de façon cohérente l’indice IES calculé. Ainsi, par exemple, le fait d’utiliser

cinq défauts au lieu de trois ne pénalisait pas forcément la valeur de IES. Au contraire, ceci

pouvait même entraîner une légère augmentation de ladite valeur et donc annihiler la

représentativité de l’Indice d’Endommagement calculé. C’est pour cela qu’une progression

décroissante des coefficients de pondération, similaire à l’approche du USACoE (équation

[1.1]), a été retenue. Une approche de ce type permet en effet de bien distribuer

l’importance relative des valeurs déductibles et de fournir des résultats convenables,

comparativement à la moyenne exponentielle par coefficients à intensité variable. La

différence entre l’équation [3.3] et [1.1] réside néanmoins dans le fait que [3.3] effectue une

pondération des valeurs déductibles avec des coefficients de type exponentiel, tandis que

[1.1] réalise plutôt une pondération de premier degré, puisque des coefficients à valeur

déterminée sont directement associés aux valeurs déductibles.

Cette approche de calcul est conservée dans la détermination des autres Indices

d’Endommagement, comme il sera vu dans les deux sous-sections qui suivent.

3.3.3 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour une composante Étant donné qu’une composante contient plusieurs sous-composantes (Tableau 3.3 et

Figure 3.1), son Indice d’Endommagement doit se calculer en considérant les indices IES

calculés avec [3.3]. Pour ce faire, l’équation [3.4] est proposée. Cette expression s’applique

une fois que les cinq Indices d’Endommagement IES, ou moins le cas échéant, les plus

élevés des sous-composantes de la composante à évaluer ont été repérés et ordonnés en

ordre d’importance.

70

( )⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

≤≤×

+=

==

∑=

−

)52(2

2

)1(

42

)5(

1

1

S

n

iiES

i

ESEC

SESEC

npourI

II

npourII

S

[3.4]

Avec IEC: Indice d’Endommagement de la composante

nS: Ordre en importance décroissante de la valeur de l’indice IES

IES ns: Indices d’endommagement maximaux des sous-composantes de la

composante du barrage

IES 1: Indice d’endommagement maximal des sous-composantes de la

composante du barrage

IES 2: Deuxième Indice d’endommagement en importance décroissante des

sous-composantes de la composante du barrage

Comme pour l’équation [3.3], l’utilisation de la moyenne pondérée avec progression

décroissante de coefficients exponentiels est adoptée afin de maintenir la même approche

de calcul de l’Indice d’Endommagement pour les divers niveaux hiérarchiques du

classement des structures considérées dans ce projet.

3.3.4 Calcul de l’Indice d’Endommagement pour un barrage L’Indice d’Endommagement pour un barrage, qui contient plusieurs composantes, se

calcule avec l’équation [3.5]. Cette expression s’utilise une fois que les valeurs des cinq

indices IEC (équation [3.4]), ou moins le cas échéant, les plus élevés des composantes du

barrage ont été triées en ordre d’importance.

71

( )⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

≤≤×

+=

==

∑=

−

)52(2

2

)1(

42

)5(

1

1

C

n

iiEC

i

ECEB

CECEB

npourI

II

npourII

C

[3.5]

Avec IEB: Indice d’Endommagement du barrage

nC: Ordre en importance décroissante de la valeur de l’indice IEC

IEC nc: Indices d’endommagement maximaux des composantes du barrage

IEC 1: Indice d’endommagement maximal des composantes du barrage

IEC 2: Deuxième Indice d’endommagement en importance décroissante des

composantes du barrage

La même approche de calcul est donc appliquée aux différents niveaux évalués, que ce soit

la sous-composante (équation [3.3]), la composante (équation [3.4]) ou le barrage (équation

[3.5]). Cette philosophie permet ainsi d’atteindre l’uniformité souhaitée par Hydro-Québec

lors de l’évaluation de la pertinence d’intervention sur ses ouvrages en béton en fonction de

leurs détériorations.

3.4 Module d’assistance décisionnelle Afin de simplifier la tâche de l’ingénieur, un module d’assistance décisionnelle a été créé

sous le nom de « Module de l’Indice d’Endommagement ». En utilisant comme intrants les

données de la fiche d’inspection (Figures 3.2 et 3.3), le programme développé permet

d’obtenir et de gérer dans une base de données les Indices d’Endommagement pour les

divers éléments structuraux du parc d’ouvrages en béton d’Hydro-Québec.

Cet outil informatique constitue la deuxième partie du logiciel d’aide à la gestion des

interventions qui a été conçu, et son utilisation est expliquée au chapitre 5.

72

3.5 Discussion L’Indice d’Endommagement présenté dans ce chapitre est capable de quantifier le besoin

d’intervention sur un ouvrage, selon un protocole qui implique divers aspects relatifs à

l’impact des dégradations du béton sur l’intégrité et le comportement de la structure. Les

critères décisionnels et les méthodes de calcul conçus pour déterminer cet indice ont été

présentés et analysés dans les sous-chapitres précédents.

Il est maintenant intéressant d’évaluer la portée de cette méthode en la comparant aux

autres outils répertoriés dans la revue de documentation (Chapitre 1).

3.5.1 Critères d’analyse décisionnels L’estimation de la pertinence d’une intervention avec l’Indice d’Endommagement (IE) se

fait avec des critères de trois types, soit de structure, de pathologie et de phénomène. Cette

façon de procéder a été retenue au départ du projet, puisqu’elle permet d’intégrer les trois

vecteurs essentiels à une évaluation objective de l’état d’un ouvrage en termes de sa

pérennité ou durabilité. En effet, les indices décrits dans ce chapitre permettent de juger le

rôle de chaque élément structural, de chaque dégradation (typologie et dimensions) et des

effets du défaut sur le comportement de la structure, lors de l’examen du besoin réel

d’intervention.

3.5.1.1 Indice de Structure

Il a été expliqué que l’Indice de Structure (IS) permet de comparer l’importance relative

d’une structure avec n’importe quelle autre de manière rationnelle et objective, puisque

cette évaluation est basée sur un classement exhaustif de type composante/sous-

composante. Ainsi, avec le tableau 3.3, il est possible de différencier uniformément deux

sous-composantes, qu’elles soient les mêmes ou pas, et qu’elles appartiennent à la même

composante ou pas.

Ainsi, la méthode présentée a plus de portée que celle du Ministère des Transports du

Québec (sous-chapitre 1.3), qui se limite à comparer l’importance des structures en fonction

73

de leur famille d’appartenance (principale, secondaire et accessoire). Dans le cas présenté

dans le tableau 3.3, ceci pourrait se traduire par une comparaison possible uniquement pour

les sous-composantes à l’intérieur d’un seul type de composante. Par exemple, il serait

possible de comparer un pilier de prise d’eau avec un tablier de prise d’eau, mais

impossible de comparer le premier élément avec un tablier d’évacuateur de crues.

Au sujet de l’emplacement de la détérioration, l’Indice de Condition du U.S. Army Corps

of Engineers (sous-chapitre 1.4.2) n’est pas comparable avec l’Indice d’Endommagement.

En effet, l’indice IC ne considère tout simplement pas le paramètre structural lors de

l’évaluation de la nécessité d’intervention, puisque la méthode du USACoE ne classe pas

les structures selon leur importance.

L’Indice de Structure développé ici permet donc d’éliminer la subjectivité de l’ingénieur

lors de l’estimation de l’importance relative des diverses parties évaluées.

3.5.1.2 Indices de Pathologie Les Indices de Pathologie présentés dans ce chapitre (ID, IQ et IM) considèrent les aspects

relatifs à la dégradation proprement dite. Afin de mieux comprendre leur utilité, il est

intéressant de les comparer avec les autres indicateurs de ce genre, examinés lors de la

revue de documentation.

L’indice de gravité des défauts du béton mis au point par le MTQ (Tableau 1.2) classe les

dégradations par niveau d’importance en fonction de leurs mesures. Cette façon de faire est

en gros équivalente à une combinaison de l’Indice de Dégradation (ID) et de Mesure (IM).

De plus, en combinant l’indice mentionné avec le classement des éléments d’une structure

(Figure 1.5) et les taux de perte de matériau sur l’élément, le Ministère des Transports

détermine la cote d’évaluation du matériau « CEM » (Figure 1.4). Cette cote représente une

approche semblable à une utilisation des Indices IS, ID et IM fusionnés en un seul indicateur.

Cependant, comme il a été déjà expliqué, la méthode MTQ n’avance pas assez sur la

l’importance structurale des éléments, et contrairement à l’indice IE avec son Indice

Qualitatif (IQ), elle ne possède pas les critères décisionnels spécifiques aux différents types

de détériorations. Effectivement, ladite méthode considère les dégradations uniquement par

74

ce qu’Hydro-Québec appelle « Termes ». C’est ainsi que la gravité des défauts des

matériaux ne peut être assignée qu’à des classes principales de dommages tels que la

fissuration, l’écaillage et la désagrégation, entre autres.

Les valeurs déductibles utilisées par le U.S. Army Corps of Engineers pour calculer

l’Indice de Condition du béton des structures hydrauliques peuvent être assimilées à un

regroupement des indices ID, IQ et IM, puisque tous les aspects pathologiques de la

dégradation sont considérés lors de la prise de décision. En effet, avec cette méthode, des

valeurs déductibles sont attribuées aux défauts suivant une classification typologique

similaire à celle d’Hydro-Québec, et ce, selon leurs propriétés géométriques (Tableau 1.11).

Cependant, comme il sera vu dans le prochain sous-chapitre, cette approche ne permet pas

de distinguer les effets du dommage sur le comportement de la structure.

Les méthodologies passées en revue présentent une philosophie commune: elles cherchent

à représenter la gravité de la pathologie avec un indicateur unique. Ainsi, les méthodes du

MTQ (cote CEM) ou du USACoE (valeurs déductibles DV) manquent de précision dans

leurs critères pour confronter minutieusement les dégradations en fonction de leurs

particularités. Ces approches sont incapables d’être totalement rationnelles, puisqu’en

globalisant la considération de l’importance relative de chaque dommage, elles manquent

de la précision nécessaire pour guider correctement l’ingénieur dans son choix.

L’intérêt de la mise en place des trois indices de pathologie conçus avec Hydro-Québec est

alors compris, puisque ces indicateurs assurent une évaluation intégrale de l’importance

d’une détérioration. En effet, les indices qui estiment l’importance de la typologie (Indices

de Dégradation et Qualitatif) et des propriétés géométriques (Indice de Mesure) permettent

une interprétation approfondie de l’influence de chaque caractéristique du dommage sur le

besoin d’entretien ou de réfection de la structure.

3.5.1.3 Indice de Phénomène L’Indice de Phénomène (IP) permet d’évaluer l’importance de l’impact de la dégradation

sur le comportement de la structure. En effet, les indices de structure (IS) et de pathologie

(ID, IQ et IM) utilisés dans le calcul de l’Indice d’Endommagement sont pondérés avec des

75

valeurs différentes selon quatre types d’impact: stabilité, fonctionnalité, étanchéité et

esthétique. Afin de voir s’il est avantageux de procéder ainsi, cet indice peut être comparé

aux autres méthodologies répertoriées.

Lors de la revue de la documentation, il a été remarqué que pendant le processus

d’évaluation de la pertinence d’intervention, l’estimation rationnelle des conséquences du

dommage sur le fonctionnement de la structure est une considération souvent absente.

Effectivement, seule la méthode MTQ avec sa cote d’évaluation du comportement des

éléments ou « CEC » quantifie sur une échelle numérique (de 1 à 6) la capacité d’un

élément à fonctionner correctement (Tableau 1.4). Cette approche est tout à fait valable et

témoigne de l’effort considérable réalisé par les ingénieurs du Ministère des Transports du

Québec, qui classent le comportement des trois types de structures expliquées

antérieurement selon des intervalles de pourcentages de diminution d’aptitude de l’élément

à jouer son rôle. Cependant, même si cet indicateur est rationnel dans son évaluation de

l’impact de la dégradation, il ne peut être intégré de manière objective lors de la prise de

décision finale. En effet, lorsque la cote CEC d’un élément est obtenue, la planification de

l’intervention se fait en la comparant avec la cote d’évaluation du matériau (CEM), qui elle

aussi est un entier entre 1 et 6. Il a été vu que la priorité d’entretien ou de réfection est alors

donnée à l’ouvrage en fonction de la valeur plus faible des deux cotes (Tableau 1.5). Même

si cette approche est sécuritaire par le fait de choisir le pire indicateur pour évaluer le

besoin d’intervention, elle n’est pas intégrale dans son approche. En effet, elle ne peut

incorporer la cote à valeur moins critique dans le jugement de l’urgence d’action requise, ce

qui fait que la décision se fait soit sur la considération de la dégradation du matériau, soit

sur la déficience du comportement de la structure. Il n’existe pas d’outil (équation, abaque

ou autre) qui soit capable d’unifier ou de pondérer l’importance relative de ces deux

indicateurs dans l’estimation de la pertinence des travaux, et donc de représenter avec

fidélité la gravité de l’impact de l’endommagement sur l’ouvrage en termes de durabilité et

de fonctionnalité.

D’un autre côté, il a été expliqué que par le fait de considérer la typologie et les propriétés

géométriques du défaut, l’évaluation pathologique du dommage effectuée pour déterminer

la pertinence de l’intervention avec l’Indice de Condition du USACoE est similaire à celle

76

de l’Indice d’Endommagement IE. Cependant, le premier indicateur manque de critères

spécifiques permettant d’évaluer les conséquences des dommages sur le comportement de

la structure. En effet, cette méthode va attribuer la même valeur déductible à une

détérioration du béton quelle que soit son influence sur l’ouvrage (Tableau 1.11). Par

exemple, une fissure ayant un impact sur l’esthétique de l’ouvrage (faible gravité) sera

cotée avec la même valeur que si elle avait un effet critique sur sa fonctionnalité. Ce

manque de précision fait que suite à l’obtention de l’Indice de Condition (IC), qui ne

considère que des critères purement pathologiques, l’ingénieur doit faire son choix final

d’intervention selon son jugement personnel de l’importance de la structure et de ses

dommages.

L’Indice de Phénomène proposé dans cette étude est donc un indicateur important. Même si

l’attribution d’une valeur entre 0 et 1 à cet indice en fonction des quatre aspects mentionnés

antérieurement peut paraître simpliste, elle permet à l’ingénieur d’intégrer directement

l’impact de la détérioration dans le calcul de l’Indice d’Endommagement et donc dans la

prise de décision.

3.5.2 Calcul de l’Indice d’Endommagement La détermination de l’Indice d’Endommagement se fait en considérant les indices de

structure, de pathologie et de phénomène analysés ci-dessus. De même, il a été expliqué

que cette évaluation peut se faire pour une sous-composante, une composante ou un

barrage.

L’Indice IE est certes un indicateur qui s’inspire de l’Indice de Condition du béton (IC) du

U.S. Army Corps of Engineers, par le fait d’être une valeur qui peut osciller entre 0 et 100,

et d’être calculé avec une équation qui pondère des paramètres qui évaluent la dégradation.

Mais, à part ces deux points en commun, les approches sont considérablement différentes.

Tel qu’étudié dans le sous-chapitre 1.4.2, l’équation [1.1] utilisée par le USACoE pour

calculer l’indice IC d’un élément en béton pondère avec des valeurs comprises entre 0,1 et

1 les cinq valeurs déductibles (DV) plus importantes des dégradations du béton constatées

sur la pièce examinée. Cette attribution de valeurs aux indicateurs permet de considérer

77

raisonnablement la gravité relative de chaque défaut. En effet, plus la valeur déductible est

grande, plus elle est pénalisée lorsqu’un coefficient lui est affecté. Par exemple, la valeur

plus élevée (DV1) sera pondérée avec une valeur de 1, tandis que la valeur DV2 sera

multipliée par 0,4. Ainsi, l’approche visée par [1.1] est d’obtenir l’Indice de Condition le

plus critique possible de manière à conserver une marge de sécurité lors de l’émission du

verdict qui recommande ou pas l’intervention. Ceci est dû au fait que les dégradations du

béton et leur impact sur les structures commencent à peine à être compris. Il est important

de souligner que les coefficients assignés aux valeurs déductibles en question sont le

résultat d’une étude de sensibilité effectuée par plusieurs ingénieurs expérimentés sur

quelques barrages pendant plusieurs années aux États-Unis, afin de peaufiner la

représentativité de l’état réel du béton offerte par l’équation [1.1] ([Bullock et Foltz, 1995]).

Dans le cadre de la présente étude, la détermination d’un Indice d’Endommagement pour

les divers niveaux expliqués passe d’abord par le calcul avec l’expression [3.2] d’une

valeur déductible pondérée (VDP) de chaque dégradation présente sur une sous-

composante, qui est l’unité structurale de base à Hydro-Québec.

La pondération par 0,25 des indices de l’équation [3.2] répond à la méconnaissance actuelle

de l’importance relative exacte de chaque indicateur. Ceci oblige à être prudent et donc à

assigner pour le moment un poids équivalent à tous les paramètres de ladite équation. Afin

d’affiner cette procédure de calcul, les coefficients de [3.2] et les valeurs des indices

impliqués doivent être ajustés. C’est pour cela qu’une campagne de calibrage sur quelques

barrages doit être entreprise par Hydro-Québec au cours des prochaines années. L’équation

[3.2] n’est donc pas définitive, et ne cherche pas à l’être, mais elle est un bon point de

départ puisqu’elle permet d’asseoir rationnellement l’approche de calcul de l’Indice

d’Endommagement.

Un parallèle peut être établi entre l’approche proposée et celle du U.S. Army Corps of

Engineers. En effet, la valeur VDP correspondant à un endommagement unique peut être

vue comme une « valeur déductible » utilisée par l’expression [3.3] qui permet le calcul de

l’Indice d’Endommagement d’une sous-composante, au même titre que les valeurs DV

dans l’équation [1.1].

78

Cependant, la méthode d’évaluation de la pertinence d’une intervention ici présentée repose

sur une approche plus élaborée que celle du USACoE, puisque les valeurs

déductibles pondérées calculées avec [3.2] intègrent des considérations de structure (IS), de

dégradation (ID, IQ, IM) et de comportement (IP), tandis que l’équation [1.1] se limite à des

valeurs DV relatives aux aspects pathologiques du dommage.

Si leur forme diffère quelque peu, les équations [1.1] et [3.3] ont pourtant le même objet:

quantifier la nécessité d’intervention sur l’élément structural de base, en se servant des

valeurs déductibles les plus élevées des défauts observés. L’équation [3.3] qui est utilisée

pour calculer l’Indice d’Endommagement doit être en mesure de fournir des résultats

réalistes. Malheureusement, puisque l’étude de sensibilité demeure à faire à Hydro-Québec,

il n’existe pas encore de repères pour valider la précision des indices IE qui sont calculés.

Quoi qu’il en soit, l’idée demeure, comme il a été expliqué antérieurement, d’avoir une

équation en mesure de fournir des résultats consistants, c’est-à-dire, obtenus en intégrant

directement la quantité et l’importance des dégradations de l’élément considéré dans la

pondération des indices. Il a été vu que l’équation [3.3] effectue au même titre que

l’équation [1.1] une pondération avec une progression décroissante de coefficients. Même

si ces équations diffèrent par le type de coefficients qu’elles emploient (de premier degré

pour [1.1] et exponentiels pour [3.3]), elles présentent l’avantage de refléter l’importance

relative réelle de chaque valeur déductible dans le calcul de l’Indice de Condition ([1.1]) ou

de l’Indice d’Endommagement ([3.3]).

L’approche de la « valeur déductible » est reprise pour évaluer les Indices

d’Endommagement des niveaux structuraux supérieurs à la sous-composante. En effet,

l’équation [3.4] permet de calculer l’indice IEC d’une composante avec les indices IES

résultant de [3.3] de la même façon que cette expression utilise la valeur VDP calculée avec

[3.2].

À son tour, l’équation [3.5] utilise les indices IEC calculés avec [3.4] pour déterminer

l’indice IEB d’un barrage.

Cette façon de procéder est nécessaire pour maintenir l’uniformité requise pour guider

rationnellement la prise de décision avec l’Indice d’Endommagement. D’ailleurs, à ce sujet,

79

cette approche va un peu plus loin que celle de l’Indice de Condition qui, avec l’équation

[1.1], est limitée à une assistance décisionnelle de « premier degré », soit au niveau de la

composante structurale de base.

L’approche de calcul discutée dans ce sous-chapitre n’est pas nécessairement optimale,

mais elle se révèle cohérente et complète à travers ses diverses étapes. Aussi, même si les

équations présentées nécessitent d’être vérifiées et calibrées sur des ouvrages réels, leur

forme ne devrait changer fondamentalement lors du calibrage du système.

3.6 Conclusion L’Indice d’Endommagement est un indicateur qui permet de quantifier la pertinence d’une

intervention en fonction des impacts des dommages du béton sur l’intégrité et le

comportement de la structure. En utilisant les données des inspections visuelles effectuées a

priori sur l’ouvrage, il est possible d’assigner des indices de structure, de pathologie et de

comportement aux défauts afin de quantifier leur importance relative lors de la prise de

décision.

Les indices développés dans le cadre de ce projet visent à éliminer la subjectivité de

l’ingénieur dans la détermination des structures qui requièrent des interventions prioritaires,

en approfondissant l’évaluation de chaque phénomène avec des classements exhaustifs.

Ainsi, que ce soit avec l’Indice de Structure (IS), de Dégradation (ID), Qualitatif (IQ) ou de

Mesure (IM), il est possible de confronter objectivement sur une même échelle tous les

paramètres de l’endommagement qui sont susceptibles d’influencer la durabilité de

l’ouvrage. De même, l’Indice de Phénomène (IP) permet d’intégrer de façon cohérente dans

l’obtention de l’Indice d’Endommagement l’impact du dommage sur la capacité de la

structure à jouer son rôle.

Les critères décisionnels conçus avec Hydro-Québec simplifient et améliorent la prise de

décision. Cependant, ces indicateurs n’offrent en aucun cas une réponse concernant la

sécurité de l’ouvrage.

80

La méthodologie présentée repose sur une approche de calcul composée de plusieurs

équations qui utilisent les divers indices de manière rationnelle pour classer uniformément

les sous-composantes, composantes et barrages selon leur endommagement. Cependant, la

sensibilité du modèle n’a pas été vérifiée, raison pour laquelle l’utilisation de l’Indice

d’Endommagement décrit doit se faire avec les précautions nécessaires. De même, les

valeurs des coefficients proposés dans les équations ainsi que les divers indices présentés

devront probablement être ajustés au fil des années afin de raffiner le système.

Pour terminer, l’Indice d’Endommagement est un outil qui oriente mais qui ne fixe pas la

décision de l’ingénieur responsable des ouvrages évalués. En effet, même s’il est tentant de

se laisser emporter par le verdict qui émane du module informatique développé, il faut

maintenir à l’esprit qu’aucun outil ou méthodologie de ce genre ne peut surpasser le

jugement final d’un ingénieur.

CHAPITRE 4

MÉTHODES ET PRODUITS DE RÉFECTION

4.1 Introduction Le choix des méthodes et produits de réfection qui conviennent le mieux à la dégradation

du béton doit être la dernière étape à franchir pour réussir une intervention sur le plan de la

durabilité et de la rentabilité. Ceci est important à souligner, puisqu’il est fréquent de

sélectionner les options de réparation ou d’entretien de façon prématurée lors du processus

de réfection [Smoak, 1997]. En effet, il est fortement conseillé de prendre la décision

concernant les techniques de réfection à employer en aval de la détermination des causes de

l’endommagement et de l’évaluation de la pertinence de l’intervention. Ce faisant,

l’ingénieur dispose d’un maximum d’informations capables de l’orienter sur les conditions

d’exposition auxquelles la réparation sera confrontée et le meilleur moment pour effectuer

cette réparation.

Si les matériaux et techniques de réfection sont catégorisés en fonction des dommages pour

lesquels ils s’avèrent les plus efficaces et rentables, il est possible de combiner

favorablement cette organisation informationnelle avec le savoir accumulé lors du

diagnostic de la dégradation et de l’évaluation du besoin de réparation ou d’entretien. Ce

genre d’approche est donc très intéressant puisqu’il permet d’optimiser la performance des

interventions et donc de diminuer leur fréquence.

82

Lors de la revue de la documentation, il a été expliqué que l’information relative aux

méthodes et produits de réfection est souvent éparpillée dans de nombreux documents tels

que des rapports ou des devis techniques. Ceci ne facilite pas le processus de réfection,

puisqu’il est parfois compliqué d’accéder aux informations pertinentes, ce qui peut amener

des choix différents d’un ingénieur à un autre.

Ce chapitre présente la méthodologie adoptée pour uniformiser le choix d’action parmi les

options possibles, une fois que la décision d’agir à été prise. Par la suite, une référence est

faite au dernier module du logiciel d’aide à gestion des interventions, qui permet d’obtenir

l’information en fonction du type de dommage.

4.2 Méthodologie Comme pour la plupart des institutions passées en revue dans le premier chapitre de ce

mémoire, les informations utilisées par Hydro-Québec pour choisir les méthodes et produits

de réfection proviennent de multiples sources: articles, rapports et devis techniques. Afin

d’optimiser le processus de réfection, il s’avère essentiel de classifier et d’ordonner ces

matériaux et ce savoir-faire en fonction des dommages du béton pour lesquels ils sont

adéquats, afin d’uniformiser les choix faits par les ingénieurs chargés des travaux de

réfection.

C’est dans cette optique que les spécialistes d’Hydro-Québec impliqués dans ce projet ont

synthétisé les multiples informations disponibles en quatre rapports concernant la

fissuration, les venues d’eau, les pertes de masse et la corrosion du béton. Le tableau 4.1

présente l’organisation adoptée ainsi que les références utilisées.

83

Tableau 4.1 – Organisation des méthodes et produits de réfection en fonction des

dégradations du béton

Catégorie de dommage Contenu Références utilisées Fissuration générale: - Fissures causées par des

erreurs de conception - Fissures causées par des

pratiques douteuses de construction

- Fissuration du béton plastique

- Fissuration du béton durci- Fissures causées par des

charges appliquées

Voir Annexe A Fissuration

Fissuration causée par la réaction alcalis-granulats (RAG)

Voir Annexe B

Réparation de joints et de scellants

Voir Annexe C Venues d’eau

Réparation de lames d’étanchéité

Voir Annexe D

Pertes de masse - Érosion par abrasion - Érosion par cavitation - Érosion par action

chimique

Voir Annexe E

Corrosion Réparation et protection du béton endommagé par la corrosion des aciers

Annexe F

4.3 Module des méthodes et produits de réfection Les quatre rapports résultant du classement du tableau 4.1 ont été intégrés dans un module

de l’outil informatique de manière à ce qu’ils puissent être consultés facilement. Comme il

est expliqué dans le chapitre suivant, le module des méthodes et produits de réfection est

l’instrument qui complète l’approche systématique d’intervention sur un ouvrage en béton,

en procédant de manière similaire au module de réparation du logiciel HYDROCON

(Tableau 1.7). En fonction des dégradations du tableau 4.1, l’outil informatique conçu

donne accès aux documents relatifs aux produits et techniques conseillés par Hydro-

Québec, ce qui permet d’homogénéiser et de simplifier le choix des ingénieurs.

84

4.4 Conclusion La décision concernant le type d’intervention à adopter sur un ouvrage est la dernière étape

d’une approche de réfection organisée, puisqu’elle doit se nourrir des données fournies par

les phases précédentes de diagnostic et d’évaluation des besoins d’action.

La mise en place d’un outil qui uniformise le choix des méthodes et produits de réfection

est essentielle dans l’optique d’optimisation de la performance des réparations en termes de

durabilité et de rentabilité. Pour ce faire, un classement des matériaux et techniques en

fonction de quatre catégories de défauts du béton a été réalisé par Hydro-Québec:

fissuration, venues d’eau, pertes de masse et corrosion.

Dans le cadre de cette étude, un module informatique a également été conçu de manière à

faciliter la consultation de ces informations et homogénéiser le choix des ingénieurs

responsables de la réfection et l’entretien des ouvrages.

CHAPITRE 5

LOGICIEL D’AIDE À LA GESTION DES INTERVENTIONS SUR LES BARRAGES EN BÉTON

5.1 Introduction Les chapitres précédents expliquent les diverses étapes à franchir pour intervenir de

manière rationnelle et homogène sur des ouvrages hydroélectriques en béton. Cependant,

l’exécution manuelle des méthodologies décrites peut s’avérer compliquée à cause des

multiples paramètres impliqués dans les distinctes phases d’évaluation.

Afin de simplifier l’utilisation des outils conçus en collaboration avec Hydro-Québec, un

programme informatique a été développé. En effet, ce logiciel assiste la gestion des

interventions sur les barrages en béton avec trois modules qui permettent notamment

d’effectuer les tâches suivantes:

• Module de Diagnostic des Dégradations du Béton: Déterminer les causes de la

dégradation observée sur le béton de la structure

• Module de l’Indice d’Endommagement: Évaluer la pertinence d’intervention, à

travers l’obtention et la gestion des Indices d’Endommagement des ouvrages en

béton

• Module des Méthodes et Produits de Réfection: Proposer des produits et

techniques de réfection adéquats pour la dégradation à réparer

86

Ce chapitre présente d’abord les généralités sur le logiciel créé, avant d’expliquer

successivement l’utilisation des trois modules cités précédemment.

5.2 Généralités Le logiciel d’aide à la gestion des interventions développé dans le cadre de ce projet

s’appelle « Système d’optimisation des réfections des ouvrages en béton, Version 1.0 ».

Pour raison de confidentialité, la présentation des parties de cet outil informatique se limite

à décrire leur utilisation.

La structure du programme est telle que l’accès aux modules se fait avec une page

d’accueil, présentée sur la figure 5.1.

Figure 5.1 – Page d’accueil du logiciel

Pour ce qui est des modules de diagnostic et des méthodes et produits de réfection, le code

du logiciel est écrit en langage HTML, puisque ces deux outils travaillent selon le principe

d’un arbre décisionnel. Dans ce cas, le langage en question facilite la programmation, étant

donné qu’il est possible de relier les différentes pages entre elles avec des liens hypertexte.

87

Le module d’assistance décisionnel de l’Indice d’Endommagement est conçu avec le

logiciel FileMaker, qui permet une gestion efficace des bases de données et fournit un

environnement graphique agréable à l’utilisateur.

L’utilisation de chaque module est expliquée dans les sous-chapitres suivants.

5.3 Module de Diagnostic des Dégradations du Béton La procédure de diagnostic des dégradations du béton décrite dans le chapitre 2 est

automatisée grâce au présent module. En effet, en cliquant sur le lien du Module de

Diagnostic des Dégradations du Béton de la page d’accueil (Figure 5.1), l’écran affiche le

menu principal des dommages pour lesquels il est possible de déterminer la cause, tel

qu’illustré sur la figure 5.2.

Figure 5.2 – Module de Diagnostic

Pour arriver au diagnostic d’une détérioration, il suffit de choisir parmi les options que

propose successivement le module en question. Par exemple, en cliquant sur l’option

« Fissuration » de la figure 5.2, les types principaux de fissures sont affichés (Figure 5.3).

88

Figure 5.3 – Diagnostic d’une fissure

Plusieurs dessins et illustrations photographiques sont disponibles à travers le Module de

Diagnostic. Elles sont accessibles par les liens « Images » et « Photos » présents dans

certaines pages en bas et à droite de l’écran. La figure 5.4 présente une partie du classement

photographique des fissures disponibles, selon la catégorisation de la figure 5.3. Par

exemple, en choisissant « Fissure unique oblique », l’utilisateur se voit proposer un

exemple qui illustre cette dégradation (Figure 5.5).

89

Figure 5.4 – Classement photographique par catégorie de fissuration

Figure 5.5 – Exemple d’illustration photographique d’une dégradation du béton

90

À titre illustratif, après avoir cliqué sur un des liens de la figure 5.3, le logiciel va afficher

successivement à l’écran une série de questions sur l’emplacement de la fissure et les

conditions auxquelles l’ouvrage est soumis (gel-dégel, précipitations, application de

charges, entre autres). L’utilisateur n’aura alors qu’à indiquer ses choix au fur et à mesure

en cliquant sur les liens hypertextes pertinents, pour aboutir au diagnostic du dommage

observé sur la structure.

5.4 Module de l’Indice d’Endommagement Ce module permet de classifier les structures en béton selon leur priorité d’intervention

avec la méthodologie de l’Indice d’Endommagement décrite au chapitre 3. Il a été expliqué

qu’avec cette approche, il est possible de quantifier sur une échelle de 0 à 100 la pertinence

de l’intervention sur l’ouvrage, et ce, selon trois zones d’action: verte, jaune ou rouge

(Tableau 3.2).

Cependant, l’estimation de IE requiert la détermination de nombreux indices relatifs à

divers aspects de la dégradation et de la structure. Il est donc essentiel d’automatiser la

procédure d’obtention de l’Indice d’Endommagement afin de pouvoir appliquer cet

instrument d’évaluation à grande échelle.

L’outil informatique décrit ici permet de calculer l’indice IE pour chacune des dégradations,

avec les données contenues dans les fiches d’inspection. Ainsi, il est possible de créer des

fiches qui contiennent chacune un Indice d’Endommagement, associé à une dégradation

spécifique du béton, sur une certaine sous-composante appartenant à une composante

donnée. Le nombre de fiches à créer dépend alors de la quantité de dommages présents sur

la structure. Comme il sera vu, cette approche permet par la suite de comparer les valeurs

entre elles et d’effectuer des recherches avancées. Pour déterminer les indices IE d’une

sous-composante, composante ou barrage, il suffit d’importer les valeurs calculées par les

fiches sur une feuille de calcul dans laquelle les équations [3.3], [3.4] et [3.5] auront été

programmées.

91

Afin d’accéder au Module de l’Indice d’Endommagement, il faut cliquer sur le lien qui

porte son nom dans la page principale du logiciel (Figure 5.1). La fenêtre d’accueil de ce

module est présentée sur la figure 5.6.

Figure 5.6 – Page d’accueil du Module de l’Indice d’Endommagement

Pour créer une fiche d’Indice d’Endommagement avec l’interface graphique de la figure

5.6, il est nécessaire de procéder comme suit:

1. Cliquer sur le bouton « Créer une nouvelle fiche » en haut de l’écran. Le numéro de

la fiche en cours est alors affiché à droite des boutons de navigation.

2. Pour entrer les informations dans la fiche, il suffit de cliquer sur les cases blanches

pour activer les menus déroulants qui proposent les options possibles.

92

3. Dans la zone « GÉNÉRAL », préciser successivement la date d’inspection, le

numéro d’observation (si disponible), la Région, le Site et l’Ouvrage. Avant de

continuer avec les autres cellules, il faut confirmer le choix de Région et de Site

dans le menu déroulant de la case Région/Site.

4. Dans la case « LOCALISATION », indiquer la Composante, le numéro de

Composante, la Sous-Composante et le numéro de Sous-Composante. Ici aussi, il

est nécessaire de confirmer le choix de Composante et de Sous-Composante avec le

menu déroulant de la case Composante/Sous-Composante.

5. La zone « DESCRIPTION » permet la saisie des informations concernant le Terme,

le Type et le Qualificatif de la dégradation observée. De même, il est requis de

préciser le matériau en question (case « Matériau ») ainsi que l’activité ou la

passivité du dommage (case « Actif »). Le logiciel affiche alors la description de la

dégradation. Si elle est correcte, il faut cliquer sur le bouton « CONFIRMER » pour

continuer l’évaluation.

6. Une fois que la description de la détérioration a été confirmée, la zone

« MESURE » demande automatiquement les dimensions de la dégradation qui sont

pertinentes dans le calcul de l’Indice d’Endommagement. Il faut donc préciser les

mesures sollicitées.

7. Finalement, grâce à un menu déroulant, l’impact principal de la dégradation sur la

structure doit être indiqué dans la zone « IMPACT DU PHÉNOMÈNE SUR LE

COMPORTEMENT DE LA STRUCTURE ». L’ingénieur peut justifier

optionnellement son choix dans la case « Commentaires ».

8. Lorsque toutes les informations requises par le logiciel sont entrées dans la fiche, le

Module présente dans le bas de l’écran l’Indice d’Endommagement correspondant.

Le calcul de IE se fait de manière automatique puisque le programme associe les

valeurs entrées par l’utilisateur aux différents indices requis (chapitre 3). La figure

5.7 illustre à titre d’exemple l’obtention d’un indice IE fictif.

9. Pour créer une nouvelle fiche d’Indice d’Endommagement, il suffit de répéter les

étapes 1 à 8.

93

Figure 5.7 – Exemple fictif de création d’une fiche d’Indice d’Endommagement

Le Module de l’Indice d’Endommagement permet aussi de rechercher des fiches en

fonction de critères spécifiques. Pour ce faire, il faut cliquer sur le bouton

« Recherche/Rapports » (Figure 5.7). Ceci peut être utile puisqu’il est entre autre possible

de comparer diverses structures ou de constater l’évolution temporelle de leur état.

La figure 5.8 présente la fenêtre qui permet d’effectuer les recherches sur le contenu des

fiches d’Indice d’Endommagement.

94

Figure 5.8 – Mode Recherche/Rapports du Module de l’Indice d’Endommagement

Les étapes à suivre pour effectuer une recherche sont les suivantes:

1. Entrer les critères de recherche dans les cases blanches (Figure 5.8).

2. Utiliser les opérateurs de comparaison >, <, >= ou <= devant un chiffre pour affiner

davantage les critères numériques. Ces opérateurs s’appliquent à toutes les cases

blanches qui contiennent des chiffres (Fiche #, Jour, Mois, Année, # Composante, #

Sous-Composante et Indice d’Endommagement IE). Par exemple, pour chercher

uniquement les Indices d’Endommagement supérieurs à 60, il faut taper > 60 dans

la case de IE.

3. Laisser vides les cases blanches pour lesquelles il est souhaité de consulter toute

l’information disponible associée aux critères rentrés dans les autres cellules.

4. Cliquer sur « Find » une fois que tous les critères de recherche sont entrés.

95

Par exemple, pour rechercher les fiches qui concernent les évacuateurs de crue de la région

Manicouagan, il faut uniquement compléter la case « Région » avec Manicouagan et la case

« Composante » avec Évacuateur de crues, puis cliquer sur « Find » (Figure 5.9).

Figure 5.9 – Exemple fictif de recherche pour tous les évacuateurs de crue de la région

Manicouagan

Les résultats de la recherche sont affichés sous la forme d’une liste de fiches compactes, tel

qu’illustré par la figure 5.10.

96

Figure 5.10 – Exemple fictif de résultats de recherche

Ce Module permet donc la création, la consultation et la recherche de fiches qui

représentent l’état du béton avec l’Indice d’Endommagement.

5.5 Module des Méthodes et Produits de Réfection Les documents relatifs aux méthodes et produits de réfection les plus appropriés pour les

dégradations expliquées au chapitre 4 sont accessibles avec cet outil. En effet, en cliquant

sur le lien du Module des Méthodes et Produits de Réfection du menu d’accueil (Figure

5.1), le logiciel présente un index de catégories de dégradations pour lesquelles il est

possible de consulter les informations des techniques de réparation les plus pertinentes, tel

qu’illustré sur la figure 5.11.

97

Figure 5.11 – Page d’accueil du Module des Méthodes et Produits de Réfection

Dans ce module, les documents associés aux quatre types de dégradations de la figure 5.11

sont en format .pdf et permettent un accès rapide aux informations grâce à l’effort de

classement décrit au chapitre 4.

5.6 Conclusion Dans le cadre de cette étude, un logiciel d’aide à la gestion des interventions a été conçu

pour simplifier, accélérer et intégrer l’utilisation des méthodologies développées dans le

cadre de ce projet. Ceci est nécessaire étant donné la complexité et la variété des divers

paramètres requis par les multiples procédures d’évaluation.

Le programme créé est composé de trois modules, qui englobent toutes les phases requises

pour optimiser et systématiser l’approche de réfection sur les barrages en béton. Ainsi, sont

automatisées avec des instruments informatiques les étapes de diagnostic, d’évaluation de

la pertinence d’intervention et du choix des méthodes et produits de réfection.

Finalement, le format de ce logiciel est intéressant puisqu’en plus d’incorporer les outils

nécessaires à rationaliser et à homogénéiser les interventions sur les ouvrages en béton, il

98

facilite la dissémination et l’accès aux connaissances et techniques développées à travers

une entreprise d’envergure comme Hydro-Québec.

CONCLUSION L’objectif de ce projet de recherche était de concevoir un outil capable d’homogénéiser et

d’optimiser la gestion des interventions sur les ouvrages en béton d’Hydro-Québec.

En premier lieu, une revue de documentation exhaustive a été réalisée afin de comprendre

les éléments requis pour orienter de manière systématique et uniforme l’ingénieur à travers

le processus de réfection. Le chapitre 1 précise que même si chaque méthodologie analysée

diffère dans son approche, trois étapes fondamentales sont omniprésentes: le diagnostic des

dégradations, l’évaluation de la pertinence d’intervention et le choix des méthodes et

produits de réfection. L’intégration des ces trois phases successives dans l’outil

d’assistance décisionnelle à concevoir est susceptible d’optimiser l’allocation des

ressources, puisqu’en faisant ainsi, il est possible d’évaluer rationnellement et sur une

même base les besoins réels des ouvrages gérés.

La procédure de détermination des causes des dommages décrite au chapitre 2 est la

première étape à respecter afin d’effectuer des interventions durables et rentables. En effet,

la considération des caractéristiques de la dégradation ainsi que des conditions auxquelles

est soumise la structure lors du diagnostic fournit des informations essentielles pour choisir

correctement les actions postérieures d’entretien ou de réfection à entreprendre.

L’évaluation de la pertinence d’intervention sur un ouvrage en béton se fait avec un

indicateur appelé Indice d’Endommagement (IE), qui permet de quantifier les conséquences

des dommages du béton sur l’intégrité et le comportement de la structure. En effet, le

chapitre 3 explique qu’à partir des données d’inspections visuelles effectuées a priori sur

l’ouvrage, il est possible d’attribuer des indices de structure, de pathologie et de

100

comportement aux défauts afin de rationaliser l’interprétation de leur importance relative

lors de la prise de décision. Ces indices approfondissent l’évaluation de chaque phénomène

avec des classements détaillés qui permettent de comparer objectivement sur une même

échelle les divers paramètres susceptibles d’influencer la durabilité et le fonctionnement de

l’ouvrage. De plus, ces indicateurs sont intégrés de manière cohérente dans des équations

qui permettent de calculer l’Indice d’Endommagement pour divers niveaux structuraux tels

que les sous-composantes, les composantes et les barrages. Même si les indices et les

coefficients proposés doivent être validés avec une étude de sensibilité sur le terrain, la

méthodologie décrite reste un instrument intéressant pour orienter de manière homogène les

ingénieurs dans l’établissement des priorités d’interventions à travers le parc de structures

qu’ils administrent.

Puisque l’approche développée dans le chapitre 3 ne s’intéresse qu’aux aspects d’intégrité

et de fonctionnalité des structures, des travaux pourraient être effectués dans les années

prochaines afin d’intégrer d’autres considérations dans cet outil. Ainsi, il serait intéressant

d’avoir dans cette procédure d’évaluation des instruments capables d’estimer la sécurité des

ouvrages ainsi que de prédire l’évolution de leurs dégradations.

La dernière étape à respecter dans une approche systématique de réfection est celle du

choix des méthodes et produits de réfection en fonction des informations fournies par les

étapes précédentes de diagnostic et d’évaluation. Comme il a été vu au chapitre 4,

l’uniformisation de cette décision est possible avec un classement des techniques en

fonction des dommages pour lesquels elles s’avèrent les plus appropriées.

Un programme informatique qui intègre les phases de diagnostic, d’évaluation de la

pertinence d’intervention ainsi que des méthodes et produits de réfection a été créé pour

simplifier et intégrer l’utilisation des méthodologies développées. Ce logiciel est un

instrument qui permet d’atteindre efficacement l’objectif de ce projet tout en permettant

une bonne dissémination des connaissances à travers Hydro-Québec.

101

Il faut maintenir à l’esprit que comme tous les systèmes d’assistance décisionnelle, l’outil

qui résulte de cette étude vise à guider uniformément la décision de l’ingénieur mais jamais

à la remplacer. En effet, le jugement d’un ingénieur est essentiel dans la gestion des

interventions puisqu’il est capable de discerner en dernière instance l’importance de

certains aspects qui peuvent échapper à ces procédures automatiques.

La demande pour les outils comme celui-ci est palpable et devrait s’accentuer dans les

années qui viennent. Ceci s’explique par le nombre croissant de structures dégradées, dont

la gestion des interventions doit être optimisée dans des organisations aux ressources

souvent limitées. À mesure que les connaissances dans le domaine de l’assistance

décisionnelle vont s’améliorer, il sera donc normal d’observer en ce début de XXIème

siècle un raffinement rapide du type d’approche proposé ici.

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