Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures ... de... · Problématique - Etude de cas...

Surveiller,

diagnostiquer & renforcer

les structures précontraintes Journée Technique

Vendredi 25 septembre 2015

à l’Amphithéâtre de la SMABTP

2

Pathologies de câbles de précontrainte extérieure

Du relevé aux préconisations

Bertrand Collin

Problématique - Etude de cas

Infrastructure récente comprenant un grand linéaire de viaducs

à travées indépendantes avec tabliers à voussoirs préfabriqués

Plusieurs défauts constatés sur les organes de précontrainte

extérieure lors de l’inspection détaillée initiale

Recherche des causes

Evaluation des conséquences

Préconisations

3

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

Viaducs

Très grand linéaire de viaducs

Caissons monocellulaires préfabriqués

Travées indépendantes avec 4 classes principales de longueur

(34 m, 44 m, 48 m, 50 m, 54 m)

Précontrainte

Précontrainte extérieure

de 2 x 2 à 2 x 3 câbles par travée

2 x1 câbles optionnels

Précontrainte intérieure : de 2 x 3 à 2 x 7 câbles

Caractéristiques principales

4


Viaducs Caractéristiques principales - Géométrie

5

Demi coupe longitudinale Echelle : 1/100ème

Demi vue en plan Echelle : 1/100ème


Viaducs

Caractéristiques principales - Géométrie

6

Coupe transversale type Echelle : 1/75ème


Viaducs

Caractéristiques principales – Précontrainte extérieure

7

Précontrainte extérieure - Demi coupe longitudinale Echelle : 1/50ème

Précontrainte extérieure - Demi vue en plan Echelle : 1/50ème


Viaducs

Caractéristiques principales – Précontrainte intérieure

8

Précontrainte intérieure - Demi coupe longitudinale Echelle : 1/50ème

Précontrainte intérieure - Demi vue en plan Echelle : 1/50ème


Inspection détaillée initiale 9

Relevés et observations


Observations

Vides d’injection

10

CLONG


11 Observations

Renflements et

déformations en

hélice des gaines


12

Renflements en hélice des gaines

Observations


13

Gaine déchirée

Coulis apparent

Torons excentrés

Torons apparents non protégés

Renflements en hélice des gaines +

Observations


Observations 14

Renflements en hélice des gaines +

Gaine déchirée

Coulis apparent

Torons excentrés

Torons apparents non protégés


Observations 15

Gaines déformées / déchirées au niveau

des déviateurs


Observations 16


des déviateurs


Observations 17


des déviateurs


Observations 18


des déviateurs


Observations - Résumé

Observations Détection / Relevé Paramètres relevés

19

Suspicion de vides d’injection

Fissures et épaufrures sur déviateurs

Renflements et déformations en hélice avec

déchirures, coulis et torons apparents

Gaine déformée et déchirée au niveau des

déviateurs

- avec coulis d’injection visible

- avec coulis d’injection visible et torons apparents

Joints entre éléments de gaine ouverts

Renflements et déformations en hélice

Martelage

Marquage sur gaine

- Localisation (travée / câble n° / partie de câble)

- Étendue (zonage, % de câbles affectés…)

Visuel

Martelage

Marquage sur gaine


- Nombre / dimensions des renflements

- Distance entre renflements

- Etendue (zonage, % de câbles affectés…)

Visuel

Martelage

Marquage sur gaine


- Nombre / dimensions des renflements

- Distance entre renflements

- Etendue (zonage, % de câbles affectés…)

- Etendue des déchirures

- Etat apparent du coulis d’injection et des torons

Visuel

Marquages


- Type / Nombre / Dimensions des déformations

- Etat apparent du déviateur

visuel / marquage

visuel / marquage

+ état apparent du coulis d’injection

+ état apparent du coulis d’injection et des torons

Visuel

Marquage sur gaine


- Aspect (net…), dimensions

Visuel

Marquage

- localisation

- relevé graphique de la fissuration



Démarche

Recherche des causes possibles

Evaluation des risques potentiels

Diagnostic

Préconisations

Exploitation

Maintenance Corrective Préventive

20


Recherche des causes possibles 21

Analyse documentaire

Hypothèses de calcul

Plans d’exécution

Historique et suivi de la construction

Analyse du contexte et des conditions d’exploitation

Recherche de défauts « liés »


Recherche des causes possibles 22

Vides d’injection

Fissures et épaufrures sur déviateurs

Gaine déformée et déchirée au niveau des déviateurs

Joints entre éléments de gaine ouverts

Renflements et déformations en hélice

Défauts de mise en œuvre du coulis

- Mauvaise répartition des torons dans la gaine

- Mise en tension mal maîtrisée

- Torons cassés

- Torons non tendus

- Mise en tension prématurée

- Mauvais réglages

- Défauts de réalisation

- Gaine de mauvaise qualité

- Mise en précontrainte prématurée

- Chocs

Observations Causes possibles (non exhaustives)


Evaluation des risques potentiels

Pour l’exploitation

Pour la tenue structurelle et pour la durabilité (100 ans ?)

Pour les budgets de maintenance

Actions correctives

Actions préventives

Nature des actions de surveillance

Périodicité

23


Evaluation des risques potentiels 24

Modification de la répartition des tensions

Normal Anormal

Measurement of the standard deviation

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

85 98 111 124 137 154 163 176 189 202

Force (kN)

Nu

mb

er

of

str

an

ds

300.0

127.3

111.1

149.6

Step No.

Pressure (bar)

AVG force (kN)

Min force (kN)

Max force (kN)

14.0

Test 008-TR-121

s = 8.4 kN

Measurement of the standard deviation

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

85 98 111 124 137 154 163 176 189 202

Force (kN)

Nu

mb

er

of

str

an

ds

Pressure (bar)

Average force (kN)

Max force (kN)

Min force (kN)

16.0

Step No.

294.0

127.4

201.0

82.4

Test 008-TR-105

s = 34.5 kN


Evaluation des risques potentiels 25

Corrosion fissurante sous tension et rupture


Diagnostic - Objectifs 26

Recherche des causes des défauts

Evaluation de la gravité des défauts

Mise au point d’un plan d’action

Préconisations


Exemple de contrôle complémentaire

Auscultation des câbles par gammagraphie Iridium

27

Diagnostic - Causes et gravité des défauts

Exemple de cliché


28

Exemple de contrôle complémentaire

Auscultation des câbles par gammagraphie Iridium

Diagnostic - Causes et gravité des défauts

Toron non tendu

Exemple de cliché au niveau d’un renflement de gaine d’un câble

Vide d’injection


Construction d’un plan d’action 29

Evaluation de l’impact réel des défauts

Sur le fonctionnement

Sur la durabilité

Mise en place d’une surveillance particulière

Surveillance visuelle

Surveillance métrologique

Acquisition de données en statique et en dynamique

Contrôle de la géométrie globale et locale

Instrumentation adaptée

Périodicité des actions de surveillance


Préconisations 30

Réparations « simples » (entretien spécialisé)

Réparations structurelles

Modification du programme de maintenance

Inspection après réparations

Type et périodicité des actions de surveillance

Suivi visuel

Suivi géométrique

Instrumentation


Qualification des personnels

Qualité de la Préparation

Qualité des relevés

1- Rôle fondamental de l’inspection

31

Conclusion - Du relevé aux préconisations


Démarche générale à respecter

Adaptation permanente des moyens et des techniques

Prise en compte systématique du contexte et des

contraintes de l’exploitant

2- Méthodologie

32




Déontologie et indépendance

Faisabilité et durabilité des solutions proposées

Importance du contrôle et du suivi préventif

3- Préconisations

33


34

Merci de votre attention

Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes


Bertrand Collin

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