TABLIER ET JOINTS - hamid-amira.sitew.com

République Démocratique Algérienne Populaire

E-S-R-S

Université de JIJEL

Département de Génie civil

Option: Master 2 V.O.A

Les Dégradations

Du Béton,

Réparations Et

Entretiens Des

Ouvrages d’Art

TABLIER

ET

JOINTS Exposé par :

Amira A-hamid Proposé par :

Mr : Laaouche Med

Entretien et Réparation Des Ouvrages MASTER II : V.OA

Université de JIJEL 2013 Département de génie civil

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Sommaire

l. Les Causes Et Dégradations Du Béton

ll. Les travaux de réparation et de remplacement de joints de chaussée

lll. Réparation Des Appareils d’Appui

lV. Réhabilitation du Béton Dégradé

Bibliographie :

1. MEEDDAT : Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable et de

l’Aménagement du Territoire

2. Guides du STRRES



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Les Causes Et De gradations Du Be ton

La dégradation et l’entretien des ouvrages d’art, sont un constant sujet de préoccupation qui

peut entraîner des frais considérables et causer de graves préjudices à l’ouvrage, aussi bien pour les

pouvoirs publics que pour les usagers ; le positionnement de problème comporte deux aspects

fondamentaux à savoir : prévenir et guérir.

De ces deux considérations, le premier est la plus importante, en effet l’ingénieur chargé des

études doit savoir :

Choisir des matériaux adaptés aux conditions atmosphériques et au site ;

Etudier l’ouvrage de façon à empêcher des détériorations graves (du moins pour la durée

présumée de l’ouvrage) ;

Veiller à ce que la construction soit correcte.

Si on ne parvient à empêcher les dégradations, il convient alors de réparer l’ouvrage.

La décision de réparer est l’aboutissement d’un long travail d’analyse qui consiste à découvrir la

dégradation, déterminer la cause, évaluer l’état de l’ouvrage et enfin estimer la nécessité de

réparation.

l. Introduction :

Pour évaluer la durabilité « potentielle » d'un béton, il est nécessaire de connaître les

mécanismes susceptibles de conduire à sa dégradation, et d'étudier la résistance du matériau vis-à-vis

de ces dégradations.

Si l'on exclut, d'une part les évènements accidentels, et d'autre part les effets à long terme des

sollicitations mécaniques, tel que la fatigues due à des sollicitation répétées ou le fluage pouvant

engendrer des pertes de précontrainte on encore l'abrasion, la durée de vie des ouvrages en béton

armé ou précontrainte peut être limitée par :

La pénétration d'agents agressifs qui peut conduire à l'amorçage (et au développement) du

processus de corrosion des armatures;

Les réactions chimiques internes, mettant en jeu des espèces issues du milieu environnant ou déjà

présents dans le matériau, telle que l'alcali-réaction ou les attaques sulfatiques, sources de

gonflement et de fissuration du béton.

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Les cycles de gel-dégel qui entraînent gonflements et fissuration du béton par gel interne et un

écaillage des surfaces exposées au sel (déverglaçage).

l.1. Pathologies existant à l'origine :

La réalisation d'un béton durable imposait de réduire les possibilités de transfert et donc de

travailler sur l'interconnexion des pores.

Une autre voie de pénétration possible des agents agressifs est les fissures et particulièrement la

fissuration précoce qui peut présenter des ouvertures importantes et qui n'a rien à voir avec la

fissuration fonctionnelle du béton armé.

l.1.1. Les trois (03) causes principales de la fissuration précoce le ressuage :

Le ressuage se manifeste par l'apparition d'une pellicule d'eau claire à la surface libre

horizontale du béton frais, en relation avec un tassement progressif du squelette sous l'effet de la

pesanteur.

Ce phénomène peut engendrer des fissurations sous certaines conditions particulières telles que:

La présence d'armatures au voisinage de la surface supérieure qui constitue des points fixes et gênent

localement le tassement.

Pour prévenir cette fissuration, il est possible d'agir au niveau de la formulation du béton armé

(rétention de l'eau par un dosage en fines, suffisant réduction du dosage en eau à l'aide d'adjuvant,

dimension adéquat du gros granulat, au niveau de la mise en œuvre du béton (ne pas mettre en

vibration les armatures) et au niveau de la conception de l'ouvrage (plan de ferraillage, géométrie).

Cependant, on doit préciser que dans certaines structures présentant une grande surface

horizontale et une hauteur réduite, après mise en œuvre et consolidation du béton, un peu de ressuage

ne nuit pas. En effet le béton va de lui-même augmenter sa capacité par cette sédimentation et ne se

partage naturellement, grâce au film d'eau réservé d'une dessiccation trop rapide. Par contre, trop de

ressuage est toujours néfaste.

l.1.1.2. Le retrait plastique

Le retrait plastique résulte d'une dessiccation exogène qui à lieu avant et pendant la prise et il

dépend dans une large mesure de la vitesse de dessiccation qui dépend elle-même de la température

de l'air et du béton, de l'humidité relative et la vitesse du vent.

Les risques de fissuration intéressent surtout les pièces fines et résultent d'un béton médiocre

(mauvaise rétention d'eau) d'un support mal préparé (trop absorbant) et d'une cure mal conduite (mal



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ou tardivement appliquée). Il conviendra donc d'éviter une dessiccation trop importante du béton

frais, supérieur à environ 1,5 kg/m2.h en assurant une cure efficace par une humidification de la

surface on l'interposition d'une feuille de polyane ou encore la projection d'un produit de cure.

En outre. Une humidification des coffrages et des granulats absorbants et le recours à des paravents

et parasoleils temporaires sont des précautions complémentaires utiles.

l.1.1.3. Les retraits endogènes :

Nous avons déjà abordé les notions des retraits endogènes thermiques et hydriques (pour ce

dernier la question ne se pose que pour des rapports E/C faibles), ainsi que les risques de fissuration'

associées. En pratique dans l'exécution de pièces massives (épaisseurs de béton supérieurs à.60 ou 80

cm), il sera préférable d'utiliser un ciment présentant une faible vitesse de dégagement de chaleur en

restant bien sur compatible avec les performances requises au jeune âge (ce qui demeure un point

délicat).

En résumé, la fissuration précoce est limitée si le béton et composé avec un dosage optimum en

éléments fins et une taille des gros granulats compatible avec les dimensions du coffrage et

l'encombrement des armatures.

La cure est un facteur essentiel et doit être appliquée correctement et en temps voulu. Il faut

donc veiller à la régularité des approvisionnements et de toutes les opérations de la chaîne de mise en

œuvre. Enfin il ne faut pas sous-estimer dans tout le processus de fabrication et de mise en place du

béton le rôle du facteur humain.

l.1.1.4. Autres types des dégradations :

l.1.1.4.1. Déplacement des coffrages :

L'une des causes de la fissuration du béton est le mouvement des coffrages qui se manifeste

pendant le durcissement du béton, précisément entre le moment où le béton commence à prendre sa

fluidité et le moment où il fait prise, favorisant l'apparition de fissures internes, et donc invisible à

l'examen direct. Dans ce cas, le danger est bien réel et non négligeable parce que ces fissures forment

une poche d'eau dans la masse du béton qui provoque également l'éclatement de sa surface.

Ces mêmes poches seront la cause ultérieure de la corrosion des armatures.

l.1.1.4.2. Décoffrage prématuré :

Pour des raisons économiques ou temporelles, on a tendance à retirer le coffrage avant que le

béton ait acquis une résistance suffisante il résulte l'apparition de fissures qui peuvent avoir de

conséquences négatives. Pour y remédier, il suffira de laisser le coffrage en place jusqu'à ce que le

béton soit suffisamment résistant.



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l.2. Les dégradations apparaissent dans le temps :

l.2.1. Les dégradations du béton d'origine chimique :

Les armatures en acier sont naturellement protégées par le béton qui libère une solution

basique (PH> 13). L'acier des bétons armés est passif Cependant, plusieurs agents peuvent s'attaquer

à cette protection de fait et provoquer des fissurations du béton et un risque potentiel de détérioration

des armatures.

l.2.1.1. Action du gaz carbonique (carbonatation du béton) :

Mécanisme :

Le béton, presque toujours en contact avec l'air ambiant, est soumis à l'action du gaz

carbonique (C02), a teneur en CO2 de l'air, naturellement de l'ordre de 0,03à 0,05% en volume,

varie avec la température, et le milieu environnant. Le mécanisme de la réaction qui correspond à la

réaction du CO2 avec tous les hydrates du ciment et plus particulièrement avec les chaux hydrates

par l'hydratation des silicates peut se carbonater suivant la réaction.

Cette réaction provoque la neutralisation progressive de l'alcalinité du ciment: le milieu basique

(PH> 13) perd cette alcalinité et son PH devient (PH<9) inférieur à 9.

La protection naturelle des armatures n'est plus alors assurée.

Par ailleurs, l'eau chargée de gaz carbonique donne naissance à un acide faible

(H2C02 : acide carbonique) et attaque la chaux et le carbonate de chaux suivant les réactions:

Le bicarbonate de chaux ainsi formé dans l'eau et la destruction du béton à lieu par délavage

progressif du liant avec parfois formation de stalactites.

Les facteurs qui influent sur la carbonatation :

L'épaisseur de la couche carbonatée (x) varie avec le temps (t) selon la loi de Fick :

Où

K : coefficient lié au coefficient de diffusion du CO2 qui dépend de la composition du béton et des

conditions environnants.

La profondeur de carbonatation est autant élevée que:



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- le dosage en ciment est faible et le rapport E/C est élevé;

- la résistance de béton est faible;

- la durée de cure est faible;

- la teneur en addition pouzzolanique est élevée;

- l'humidité relative est comprise en 40 et 60%.

Un béton ordinaire conservé dans une atmosphère chargé à 65% d'humidité se carbonate à la vitesse

suivante:

1 an ……………….. X=5mm

4 ans ……………… x=10mm

25 ans …………….. X=25mm

Toutefois, les essais de laboratoire et les mesures effectuées sur les ouvrages réels montrent que

les résultats sont très dispersés.

Nous présentons ci-après la variation de la profondeur de carbonatation en fonction d'un certain

nombre de paramètres, obtenus essentiellement à partir d'essais sur des éprouvettes de béton ou de

mortier au laboratoire et ainsi que les essais in situ (essais. non destructifs).

Les expériences montrent également que la carbonatation est maximale lorsque l'humidité de

l'aire est voisine de 60%.

Influence de l'humidité sur la profondeur de la carbonatation

l.2.1.2. Action des chlorures :

Les chlorures présents dans un béton sont issus des constituants utilisés lors de la confection

du béton, soit issus de l'extérieur (embruns marins ou sels fondants).

A l'intérieur, ils sont soient liés, sous forme de chloroaluminates, soit non liés pouvant alors migrer

par capillarité suite aux cycles de mouillage et de séchage, ou par phénomène de diffusion).

La vitesse de pénétration des chlorures dépend encore de la porosité de la pâte de ciment; elle

décroît avec le rapport E/C de façon exponentielle et dépend bien sûr de la concentration de la

solution environnante en sels.



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La présence d'additions, telle que les laitiers, les cendres volantes et les fumées de silice,

permet également de réduire sensiblement les coefficients de diffusion des chlorures dans le béton,

mais toujours sous réserve d'une cure humide prolongée.

A même clase de résistance, et tant que le dosage en ciment est suffisant, nous pouvons

considérer que ces additions diminuent la pénétration des chlorures.

l.2.1.3. Action des sulfates :

Les sulfates présentent un risque majeur d'agression chimique pour le béton.

Ces sulfates peuvent être d'origine naturelle, biologique ou provenir de pollution domestique ou

industrielle.

La dégradation par les ions sulfates se traduit par une expansion, par exemple le sulfate de

magnésium contenu dans l'eau salée qui comporte également des sels de type chlorure de sodium

(NaCl2), Chlorure de magnésium (MgCl2), sulfate de calcium (CaSO4), hydrogénocarbonate de

potassium (KHCO3) sont les plus nuisibles parmi ces sels.

Il réagissent avec la chaux hydratée pour donner du gypse CaSO4, 2H1O et de la brucite

(Mg(OH)2) Par ailleurs, son action sur les aluminates du ciment se traduit par la formation

d'ettringite (Ca3AI2O6, 3CaSO4 : 31H2O). L'expansion due à la cristallisation de l'eau de mer

jusqu'aux armatures.

l.2.1.4. Action d'alcali-réaction :

Le premier cas d'expansion lié à l'alcali-réaction a été identifié dans un barrage californien à

l’Etats Unis en 1940. Depuis le problème a été reconnu dans presque tous les pays du monde, mais

son importance reste fort variable d'un pays à un autre. Il existe trois (03)1ypes de réaction:

- la réaction alcali-silice:

- la réaction alcali-silicate:

- la réaction alcali-carbonate.

La plus fréquente est la première, son mécanisme qui est encore mal défini peut cependant être décrit

de la façon suivante:

- dans un premier temps, les alcalins qui proviennent essentiellement du ciment (mais aussi dans

certains cas de l'altération des granulats du béton en milieu basique, comme les granulats contenant

des feldspaths. Des micas ou des argiles).

La solution interstitielle présente dans les porcs du béton peut entrer en contact avec les particules de

silice réactive présentes à la surface ou dans les fissures des granulats. Il se forme alors un gel de

silicate alcalin.

- Dans un second temps, ce gel de silicate alcalin se combine avec le calcium provenant de la pâte du

liant (essentiellement Ie portlandite Ca(OH)2, car c'est la phase la plus réactive) pour former un gel



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silico-calco-alcalin, ce gel peut absorber une grande quantité d'eau; ces derniers aux propriétés

expansives conduisent à des désordres structurels sous la forme de faïençage fissures,..Etc.).

l.2.1.5. Autres attaques (eau de mer, eaux pures) :

L'eau de mer est probablement l'un des milieux les plus agressifs qui soit pour le béton, son

attaque est le résultat de réactions plus ou moins simultanées entre les sulfates, les chlorures et les

constituants du ciment. Les sels de magnésium (MgC12 et MgSO4) sont les plus agressifs.

La substitution Mg ++ Ca ++ se fait aisément dans la portlandite mais aussi dans les C-S-I'I

qui se transfom1ent progressivement en M-S-H silicate de magnésium sans propriétés liantes.

La cause de dégradation la plus importante reste cependant la formation d'ettringite qui

engendre un gonflement du matériau puis une fissuration. L'attaque se fait d'abord en surface puis

pénètre au cœur du matériau. Les zones les plus atteints sont celles soumises au marnage, car aux

agressions d'origine chimique se rajoutent les actions mécaniques des vagues qui enlèvent les parties

de béton malades, et les actions physiques liées au cycle séchage mouillage.

l.2.2.Les dégradations d'origine physique :

D’un point de vue physique il est important de noter que Ie béton est un matériau hydraulique et

poreux et qu'à ce titre, il est sujet à un certain nombre de phénomènes qui sont basés sur le

comportement de l'eau en son sein et sur les échanges d'eau avec le milieu extérieur.

Retrait, tassement :

Le béton peut présenter des dégradations dont la cause est l'existence d'un retrait mal

maîtrisé, le retrait est en effet un phénomène physico-chimique qui existe de façon systématique au

sein d'un béton et qui se développe sous diverses formes depuis la prise du béton jusque à son

vieillissement. Le symptôme caractéristique de l'action du retrait sur un ouvrage est la fissuration qui

peut être soit orientée, soit multidirectionnelle.

Pour identifier les tissures de retrait il faut connaître le moment exact d'apparition de ces

fissures en suivant leur ordre chronologique d'apparition:

- Fissures apparaissant une ou deux heures après le bétonnage et parfois visibles à travers l'eau de

ressuage (encore cause de béton frais). Ces tissures sont provoquées par le tassement de béton Irais

dans les coffrages et le ressuage qui l'accompagne ou par une sédimentation du béton résultant d'un

défaut de compacité et provoquant un gradient vertical de ('ensemble des caractéristiques physiques

et mécaniques,

- Fissures apparaissant juste après le décoffrage : Ces fissures affectent aussi bien les surfaces

horizontales que les parements verticaux, elles forment un maillage de quelques décimètres de côté



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reproduisant ou non le ferraillage sous adjacent. Elles sont plus ouvertes lorsque le retrait thermique

en est la cause.

- Fissures apparaissant plusieurs mois après Je décoffrage: Ces fissures présentées par le retrait de

dessiccation (à long terme). Parmi les facteurs qui interviennent dans le développement des tissures

de retrait sont:

- la température ;

- l'humidité relative du milieu environnement ;

- le choix de la composition de béton E/C;

- la chaleur d'hydratation du ciment ;

- les adjuvants.

Le cycle gel-dégel :

Les dégradations des bétons dues au gel-dégel se rencontrent dans les régions montagneuses,

elles se produisent dans les parties non protégées par des revêtements étanches et sont amplifiées par

l'utilisation de sels anti-verglas. Les symptômes les plus courants sont l'écaillage, et le gonflement de

béton.

Les paramètres qui influent sur \a dégradation des bétons due au cycle gel-dégel :

- La porosité;

- Le degré de saturation;

- La transformation de l'eau en glace en fonction de la température;

- La transformation de l'eau en glace par augmentation de volume 9%;

- Influence de taux de refroidissement et donc de la vitesse d'évolution du front du gel.

Quant aux sels anti-verglas, ils peuvent provoquer les quatre (04) types d'agressions suivantes:

1- Micro-fissuration du matériau duc au choc thermique crée par le sel qui fait fondre la couche

de glace en abaissant la température de support, la chaleur de fusion de glace est de 80 cal/g;

2- Ecaillage des surfaces qui s'explique habituellement par l'augmentation des pressions

osmotiques au voisinage des surfaces en raison de l'augmentation de la teneur en sel;

3- Pénétration des chlorures sur plusieurs centimètres de profondeur entraînant la corrosion des

aciers;

4- Attaque chimique provoquée par la présence d'agents agressifs contenus dans les sels anti-

verglas (sulfates alcalins). La gélivité des granulats a aussi une influence sur la résistance au

gel des bétons, il s'agit des granulais à forte porosité qui permettent aisément l'expulsion de

l'eau qui ne peut être absorbée par la pâte de ciment qui les a encore.



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l.2.3. Les dégradations d'origine mécanique :

Les désordres apportés par l'utilisation d'un ouvrage constituent une cause non négligeable de

dégradation des bétons. il s'agit le plus souvent d'une attaque de types mécanique" : chocs, abrasion,

érosion, etc.

Les chocs :

Les chocs les plus fréquents sont ceux des poids lourds hors gabarit contre l'intrados des

ponts, les chocs de bateaux ou et d'objets flottants contre les piles en rivière, ainsi que les chocs des

véhicules contre les barrières de retenue qui constituent une autre source de chocs non négligeable.

Ces chocs peuvent créer des épaufrures, des éclats importants de béton, voire même des ruptures

d’aciers.

Abrasion et érosion :

Les phénomènes d'abrasion et d'érosion se rencontrent essentiellement dans des structures de

génie civil en contact avec des circulations des eaux comme les barrages (érosion des évacuations de

crue), ou des galeries d'amenée d'eau, et dans des structures soumises à des charges mécaniques

répétées comme les chaussées en béton (glaçage, usure, écaillage, ornière, nid de poule, etc.). Dans le

domaine des ponts ce sont principalement les piles en rivière qui peuvent subir des abrasions

consécutives dues à l'action du courant et des corps flottants,

Déamination :

La déamination est provoquée par l'action conjuguée des sollicitations climatiques des sels

anti-verglas et du trafic circulant directement sur le béton constitutif des hourdis de pont. Dans les

cas les plus graves, cette pathologie aboutit à la chute des plaques de béton et à la création de trous

dans les tabliers de pont.

l.2.4. Les dégradations d'origine bactériologique :

La dégradation des bétons par les micro-organismes se produit essentiellement en milieu

anaérobie riche en matière organique tel que les effluents résiduaires, les bactéries qui prédominent

dans ces milieux sont de type sulfatoréducteur, elles se développent dans des effluents de PH

compris entre 5 et 9,5. A des températures de -5° à 75°c et dans des milieux caractérisés par un

potentiel d'oxydoréduction assez bas.

L'augmentation dans Ie milieu de la teneur en sulfures provenant de la réduction des composées

d'oxydés de souffre (sulfate, thiosulfate) par les bactéries sulfurogènes conduit à la formulation de

sulfures qui dégagent dans l'atmosphère sont formé de H2S. Dans les ouvrages comportant une partie

immergé tel que les ouvrages d'assainissement, les souffres gazeux PCUWI1I se condenser sur Ies

parois de béton et l'oxyde en acide sulfonique et sulfates sont l'action de bactéries aérobies de type

thio-bacillus. thio-oxydans.



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L'acide ainsi produit conduit à une dégradation du béton par une succession de réactions

chimiques qui aboutissent essentiellement à la formation de gypse, ce dernier peut ensuite réagir

avec J'aluminate du ciment et tonner de l'ettringite entraînant le gont1ement puis l'éclatement du

béton.

l.3. Conclusion : Dans la présente étude nous avons donc essayé de recenser les différentes dégradations qui

peuvent affecter surtout les ouvrages en béton. Nous avons aussi présentés les causes de dégradation,

les moyens de les identifiés et les méthodes de réparation. La conclusion que nous avons tiré de la

présente étude est que les dégradations des ouvrages en béton ont essentiellement pour origine :

- mauvaise qualité des matériaux

- mauvaise qualité de la mise en œuvre du béton

- faute de conception

- absence d’étude détaillée des propriétés physiques, chimiques et mécanique des sols

- absence d’étude de l’influence des facteurs environnementaux sur le comportement à long terme

des constructions en béton.



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Les travaux de re paration et de remplacement de joints de chausse e

ll-Généralités

Les joints de chaussée doivent faire l'objet d'une surveillance spécifique pour garantir le

confort et la Sécurité des usagers. Des visites périodiques annuelles sont au minimum nécessaires.

Elles peuvent être réalisées dans le cadre du contrôle annuel rendu obligatoire par la circulaire du

26/12/1995 relative à la révision de l'IT79 [3]. En outre, le fascicule 21 de la 2e partie de l'IT79 [4]

prévoit une surveillance particulière pour vérifier certains points :

bonne tenue des ancrages,

bonne tenue des solins,

bonne étanchéité du joint.

D'autres documents de référence sont à la disposition du lecteur tel que le « Guide de visite des

équipements de ponts » du SETRA [5] et la méthodologie IQOA [6].

Les désordres observés lors de visites peuvent être mineurs et ne nécessiter que des réparations

locales ou au contraire entraîner une réfection globale de la ligne de joint. Nous attirons, à ce titre,

l'attention du service gestionnaire sur le fait que des désordres a priori mineurs au départ peuvent

être graves de conséquences : mise en cause de la pérennité des parties d'ouvrages avoisinantes

entraînant un coût financier incomparable avec celui résultant d'une réparation ponctuelle.

Dans tous les cas, il est primordial de rechercher l'origine des désordres observés. Bien

souvent, en l'absence de données sur la nature du joint et sur les résultats des éventuels contrôles

réalisés à la pose, il peut être difficile de statuer sur les causes exactes des désordres. Il est cependant

impératif de vérifier que les désordres ne sont pas dus à un problème de structure ou de fondation. En

cas de doutes, des investigations ou une surveillance sont nécessaires et on ne pourra en aucun cas

étudier le remplacement de tout ou partie d'un joint de chaussée sans avoir levé ce doute. À partir des

désordres observés, nous avons listé dans le tableau I les principes de réparation envisageables en

fonction de la nature des désordres observés, en supposant que tout problème de structure était

préalablement écarté. Ces réparations peuvent n'intéresser qu'une partie du joint ou nécessiter le

changement complet de la ligne de joint.

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Tableau I - Actions de réparations à entreprendre en fonction de la nature des désordres

Pour les réparations locales les plus courantes, nous avons défini les contrôles à mettre en

œuvre (paragraphe 2). Pour le remplacement de joints, nous avons listé les contrôles spécifiques à

l'opération de remplacement en comparaison avec les contrôles réalisés lors de la pose de joint sur

ouvrages neufs (paragraphe 3). Il est important de rappeler que si des réparations sont nécessaires, le

maître d'ouvrage n'oubliera pas de faire jouer :

la garantie de parfait achèvement des travaux (délai d'un an),

la garantie particulière contractuelle fixée au CCAP.

Enfin, en cas de désordres importants pouvant mettre en jeu la sécurité des usagers, des

interventions provisoires doivent être réalisées (démontage des éléments de joint détériorés,

réparation locale de solins endommagés, mise en œuvre d'enrobé provisoire, etc.).



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ll.1. Les travaux de remplacement de joints de chaussée : ll.1.1. Les particularités du remplacement de joints de chaussée :

Comme nous venons de le dire, nous supposons qu'à ce stade tout problème de structure ou de

fondation a été exclu et que les désordres affectant les joints sont soit liés à leur vieillissement, soit

liés à un mauvais choix de joint à l'origine. L'étude du remplacement d'un joint de chaussée et la

réalisation des travaux de pose sont en général plus complexes que sur ouvrage neuf. Les difficultés

résident essentiellement dans les points suivants :

Le phasage des opérations

dépose de l'ancien joint,

comblement de la réservation (Fig. 1),

réfection de la couche de roulement [F],

pose du nouveau joint.

L’état du support

Les sollicitations du trafic et la dépose de l'ancien joint créent inévitablement des désordres

dans la zone d'ancrage du nouveau joint. Une attention particulière doit donc être apportée à l'état du

support en place lors de la préparation de la réservation (Fig. 2) . En outre, des dispositions doivent

être prises pour éviter d'endommager le ferraillage d'about de la dalle (repérage des armatures,

examen des plans, plan d'exécution avec position des ancrages du nouveau joint, etc.).

La mauvaise connaissance des particularités de l'ouvrage

Dans le cas de remplacement de joint, on tient rarement compte de la nature du joint en place

et de son mode de scellement pour choisir le nouveau joint. Certains éléments sont difficiles à

retrouver ou restent inconnus : nature de l'étanchéité, existence de réseaux de concessionnaires,

géométrie des abouts de tablier, dispositifs d'évacuation des eaux, etc. En l'absence d'études et

d'investigations préalables, le risque d'improvisation en phase travaux est donc grand.

Les contraintes d'exploitation

Les travaux de remplacement de joints se font souvent sous des contraintes liées à

l'exploitation de la route : travaux par demi-chaussée, travaux de nuit, délai d'intervention court avec

réouverture rapide à la circulation, etc. (Fig. 3).

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2 3



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ll.1.2. Les études préalables au remplacement de joints de chaussée :

Les premières démarches à entreprendre doivent permettre de mieux connaître l'existant.

Caractéristiques des joints en place

Il s'agit de savoir quel est le type de joint en place, de connaître son souffle, sa capacité de

trafic et son adaptation au biais. On recherchera également le mode de scellement du joint à la

structure. Ces éléments permettent de vérifier que le joint en place est effectivement adapté à

l'ouvrage et si ce n'est pas le cas, de comprendre l'origine des désordres observés et d'en tenir compte

pour les spécifications à prévoir pour les nouveaux joints. Le mode de scellement permet d'évaluer

les volumes qu'il faudra au minimum démolir pour pouvoir préparer la réservation du nouveau joint.

Il est aussi souhaitable de préciser au marché le type de joint en place afin que les entreprises

puissent correctement appréhender l'importance des travaux de dépose des joints. Il est aussi possible

de réaliser des investigations pour connaître la nature du joint en place ou pour évaluer l'état de

l'about du tablier. Ces investigations peuvent par exemple consister à réaliser des carottages ou de

petites ouvertures au travers du solin jusqu'au béton support du tablier.

Nous rappelons que pour identifier les joints en place, il existe un catalogue des joints de

chaussée (ancien modèle) édité par le SETRA [7], nous avons en outre fourni en Annexe 7 une

méthodologie pour l'identification des joints en place ayant actuellement un avis technique.

Géométrie des structures en about de tablier

Il convient au minimum de rechercher les éléments suivants :

Coupe longitudinale du tablier sur appui : cette coupe doit faire apparaître le ferraillage passif de

l'about du tablier, la position des éventuels ancrages de précontrainte, la largeur des joints en

place, la nature de l'étanchéité sur l'ouvrage (adhérente ou non), l'épaisseur de la couche de

roulement sur l'ouvrage, la géométrie du mur garde-grève, les dispositifs d'évacuation des eaux

existants.

Vue en plan des ancrages de précontrainte dans le cas d'un ouvrage en béton précontraint,

Coupe transversale avec détail des trottoirs, position des relevés latéraux d'étanchéité, positions

des éventuels réseaux présents, implantation des dispositifs d'évacuation des eaux existants. Ces

éléments permettent d'évaluer les modes possibles de scellement des joints. Ils donnent aussi une

idée des parties qui seront à démolir pour préparer la nouvelle feuillure. Dans certains cas, il sera

nécessaire de créer ou de renforcer le mur garde-grève. Une préparation des supports pourra être

réalisée (reconstitution de volumes dans le cas de solins trop dégradés, etc.). Celle-ci doit être



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prévue avant les travaux car elle augmente le délai de réalisation du joint. Les investigations

évoquées précédemment peuvent aussi apporter des informations sur ces points.

Ces éléments renseignent aussi sur les dispositifs d'évacuation des eaux en place.

Nous soulignerons le cas particulier des ponts à dalle orthotrope sur lesquels on peut rencontrer

des joints faits sur mesure avec parfois des parties soudées sur l'ouvrage existant. Compte tenu de

la robustesse de ces joints, leur démontage est parfois difficile. Il peut être alors envisagé

d'étudier un principe de joint s'inspirant de l'existant, le schéma de principe du joint étudié

servant de base à la consultation. Si l'on s'oriente plutôt vers le remplacement des joints, une

étude spécifique sera nécessaire dans le cadre du marché pour définir le mode de fixation du joint

à la structure. Cette démarche consistant à conserver une partie d'un joint ayant fait ses preuves

afin de limiter les travaux de démolition peut tout à fait être étendue à d'autres structures. Dans

tous les cas, l'important est de vérifier l'intégrité de la partie conservée.

Organisation du chantier

Il est fortement recommandé de prévoir à l'occasion des travaux de remplacement des joints

de chaussée une réfection des enrobés sur 6 à 10 m de part et d'autre du joint pour avoir un

profil le plus parfait possible. Dans la pratique, les travaux se déroulent en général de la façon

suivante :

dépose du joint en place par l'entreprise poseur du joint (Schéma 1),

création de la feuillure dans le cas d'une pose en feuillure par l'entreprise poseur du joint

(Schémas 2a et 2b),

remplissage provisoire de la réservation (Schémas 2a et 2b),

fraisage et réfection des enrobés par l'entreprise routière (Schéma 3),

sciage des enrobés par l'entreprise poseur du joint (Schémas 4a et 4b),

préparation de la nouvelle réservation par l'entrepris eu joint (Schémas 5a et 5b).



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Les travaux de réfection d'enrobé doivent donc être parfaitement coordonnés avec les

travaux propres au remplacement du joint (cf. Schéma3). Le point sur lequel il faut être vigilant est

la largeur du nouveau joint, déterminée par le sciage des nouveaux enrobés. Il est nécessaire de scier

plus large que le joint en place d'une part pour retrouver l'étanchéité côté ouvrage et d'autre part pour

éliminer le matériau de pontage provisoire de la réservation (cf. Schémas 4a et 4b).

Toutefois, la largeur du solin ne peut pas être indéfiniment augmentée : elle est en principe

limitée par les largeurs données dans les avis techniques des joints et aussi par la largeur du mur

garde-grève. En outre, dans le cas d'ancrages de précontrainte en about de dalle, il convient de

maintenir une étanchéité correcte sur les zones de cachetage. Pour éviter ces problèmes, on peut

prévoir une réfection locale de l'étanchéité en extrémité de l'ouvrage et la mise en œuvre d'un produit

plus compact que l'enrobé à froid qui restera à demeure (cf. schéma 2b).



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Il convient de rechercher la nature des éventuels réseaux présents dans les trottoirs afin de

prévoir leur dépose provisoire. L'étude doit aussi définir le principe de restriction de la circulation

nécessaire à la réalisation des joints de chaussée (travaux par demi- chaussée, fermeture complète de

l'ouvrage à la circulation), le délai des travaux et les conditions particulières (travaux de nuit, le

week-end). Lorsque l'étanchéité est assurée par un profilé en élastomère positionné dans le vide du

joint, ce profilé doit être continu d'une extrémité à l'autre pour assurer une bonne étanchéité dans le

vide du joint. Dans le cas où les travaux ont été réalisés par demi-chaussée, il faut prévoir un phasage

spécifique de signalisation pour poser le profilé sur toute la largeur du tablier. Dans les délais des

travaux, il convient de tenir compte des délais entre :

bétonnage/coulage des joints,

serrage des éléments de joints,

remise en circulation de l'ouvrage.

Il est également possible d'envisager des systèmes de pontages provisoires des joints pour permettre

au solin d'atteindre une résistance suffisante.

Spécifications à préciser sur le nouveau joint et sur sa mise en œuvre :

Les spécifications du nouveau joint comprennent bien évidemment les spécifications que l'on

peut exiger pour un joint neuf :

capacité de souffle,

trafic admissible,

adaptation au biais,

étanchéité,

confort de l'usager et des riverains.

En fonction de l'ouvrage, d'autres points peuvent être spécifiés :

plan des joints de trottoir avec détail des parties à créer, des fixations des éléments de joints,

de la fermeture de l'étanchéité et de l'évacuation des eaux,

principe d'ancrage du joint (joint positionné dans l'épaisseur de l'enrobé, etc.).

En remplacement de joint, le principe de pose est en général différent de celui proposé pour les

ouvrages neufs. Pour des raisons de faisabilité, de facilité ou de rapidité de pose, il est ainsi rare

d'avoir des joints posés en feuillure bien que cette pose semblerait apporter une plus grande

durabilité. En général et sans spécification contraire du maître d'œuvre, les joints proposés sont posés



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dans l'épaisseur du revêtement. Les joints à solin collé en résine peuvent être proposés du fait de la

prise et de la montée rapide en résistance du produit. Il convient par contre de vérifier que le béton

support n'a pas été fragilisé par la dépose de l'ancien joint. En outre, en choisissant ce type de joint,

on s'expose aux aléas météorologiques, ce qui peut être très contraignant en cas de réouverture

précoce à la circulation.

On remarque également l'abandon progressif des joints à têtes d'ancrage apparentes

directement ancrés par tiges scellées qui présentent des difficultés de mise en œuvre. Ces difficultés

sont liées à la nécessité de forer à des emplacements qu'il est impossible de modifier (l'espacement

des scellements est fixé par l'élément de joint), ce qui est en général très contraignant en raison de la

densité de ferraillage des abouts de tablier.

Les nouvelles demandes d'avis technique font apparaître une évolution dans ce domaine avec

des liaisons à la structure qui sont réalisées par des scellements verticaux d'armatures passives avec

un espacement minimum imposé mais sans position particulière à respecter. Le tableau II évalue la

faisabilité d'un mode de pose en fonction du joint existant. Dans ce contexte, et sur la base d'une

étude préalable, on peut imposer au marché le principe de liaison du joint à la structure qui paraît le

plus adapté en fonction de la géométrie et de l'état supposé des abouts de l'ouvrage.

ll.1.3. Les contrôles de chantier en remplacement de joints de chaussée :

Lors des travaux de remplacement de joint de chaussée, il convient d'être particulièrement

attentif sur:

l'état de la structure support,

le traitement des joints de trottoirs, la durée de prise des produits avant sollicitation,

la continuité de l'étanchéité dans le cas de travaux par demi-chaussée.



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Re paration Des Appareils d’Appui

lll. Généralité et Définition Les appareils d’appui des ponts sont traités par le fascicule 13 de la présente instruction. Ceux

des ponts à haubans ont un fonctionnement bien particulier, notamment ils sont soumis à des charges

tri-directionnelles provenant :

• de réactions verticales souvent modestes mais rapidement variables et parfois alternées,

• de déplacements, de rotations ou d’efforts longitudinaux importants, alternés et inégaux au passage

des charges,

• d’efforts transversaux importants dus au vent. Ces sollicitations conduisent à une usure prématurée

des appareils d’appui.

Cette usure, accentuant les jeux, entraîne des battements de plus en plus intenses, une

majoration des efforts dynamiques dans l’ensemble de la structure, et peut entraîner des fissures de

fatigue ou des ruptures dans les pièces métalliques, à une désorganisation totale de l’appareil d’appui

ou à une rupture de ses scellements.

De plus, pour les ouvrages anciens, ils peuvent être sous-dimensionnés par rapport aux actions

d’un trafic lourd de plus en plus agressif.

Pour définir le rôle et la fonction d’un appareil d’appui, nous pensons que le mieux est de

reprendre ce que la norme NF EN 1337-1 donne :«Les appareils d'appui sont des éléments utilisés

pour permettre la rotation entre deux parties d'une structure et transmettre les charges définies dans

les spécifications appropriées ainsi que pour éviter les déplacements (appareils d'appui fixes),

permettre des déplacements dans une seule direction (appareils d'appui guidés) ou dans toutes les

directions d'un plan (appareils d'appui libres)».

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A noter que certains appareils d’appui peuvent intégrer une fonction anti-soulèvement dans le

cas d’ouvrages dont les travées de rive peuvent avoir une réaction d’appui vers le haut sous certains

cas de charges.

Il existe une très grande variété de concepts d’appareils d’appui et il est difficile d’en donner

une présentation synthétique. De fait, présenter les produits sans préciser les possibilités qu’ils

apportent est réducteur ; d’un autre côté, nombre de concepts autorisent diverses possibilités de

fonctionnement, ne serait-ce que par la combinaison de plusieurs produits entre eux. Ce qui explique

que le classement n’est pas unique.



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lll.1. Classement selon le critère de déplacement :

Si l’on considère le critère de déplacement comme fondamental, les types d’appareils d’appui

peuvent être définis comme suit :

■ Fixes

- qui permettent les rotations sur appui,

- mais ne permettent pas les déplacements.

■ Mobiles unidirectionnels

- qui permettent les rotations sur appui,- ainsi que les déplacements mais dans une seule direction.

■ Mobiles multidirectionnels

- qui permettent les rotations sur appui.

- ainsi que les déplacements dans toutes les directions.

Cette approche de classement est surtout bien adaptée au projeteur qui doit prendre en

considération les possibilités de fonctionnement pour dimensionner tant sa structure que son appui et,

partant, son appareil d’appui.

La norme NF EN 1337-1 propose une autre forme de classement que nous présentons ici à titre

d’information car elle ne nous parait pas d’une grande utilité. Elle distingue les

4 catégories suivantes :

■ Catégorie 1 : appareils d'appui à rotation complète,

■ Catégorie 2 : appareils d'appui à rotation axiale,

■ Catégorie 3 : appareils d'appui sphériques et cylindriques où la charge horizontale est reprise par la

surface de glissement courbe,

■ Catégorie 4 : tous les autres appareils d'appui.

lll.2. Classement sur la base du concept :

Par contre, les fabricants de ces produits ont plus l’habitude de partir du concept (tout en

soulignant que les possibilités de fonctionnement de ces produits peuvent se combiner). Si on se base

sur cette approche de présentation, on va trouver les différents types de produits suivants :

lll.2.1. Appareils d’appui métalliques :

Ce sont les appareils d’appui à rouleau, à balanciers, avec rotules, sphériques, …

Un bel exemple d’appareil d’appui métallique

combinant un système à rouleaux pour les

déplacements et une rotule pour les rotations.

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lll.2.2. Appareils d’appui en élastomère fretté :

Schéma type d’un appareil d’appui en élastomère fretté (de conception actuelle).

Nota : la photo est une découpe dans un bloc «enrobé». Seule la partie droite montre l’enrobage des

chants.

lll.2.3 .Appareils d’appui à pot :

Schéma de la conception d’un

appareil d’appui à pot

lll.2.4. Appareils d’appui en béton :

On va rencontrer ce type d’appareil d’appui sur des ouvrages relativement anciens. En effet,

les appareils d’appui «modernes» sont maintenant choisis du fait de leur industrialisation qui a

contribué à une meilleure fiabilité de leurs caractéristiques et, aussi, de leur simplicité de mise en

œuvre.

Principe d’une section rétrécie de béton

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Le système basique est l’appareil d’appui dit «par section rétrécie de béton» dont la

conception d’origine est due à M. E. Freyssinet (d’où leur nom fréquent «d’articulation Freyssinet»).

Les textes anciens comme le BAEL 91, article A8.4.3, en donnait le principe de fonctionnement.

De nombreux autres systèmes ont été conçus et on peut les rencontrer sur les ouvrages en

béton armé d’il y a quelques décennies. On consultera le fascicule 13 pour découvrir les nombreux

types d’appareils d’appui en béton. La figure 9 donne un exemple de ce type d’appareil d’appui.

Appareil d’appui en béton armé à pendule cylindrique

lll.3. Les opérations de réparation :

lll.3.1. Choix des produits et des matériaux :

Les Services Techniques Centraux de l’Etat ont rédigé un certain nombre de guides sur les

appareils d’appui de pont. Souvent, ils comportent un chapitre qui traite des opérations de réparations

portant sur ces dispositifs mais ils en restent souvent au stade des principes généraux. Cependant, les

acteurs en charge d’un chantier de changement ou de remise en état d’appareil d’appui doivent, plus

particulièrement, disposer de deux d’entre eux parmi les plus complets :

a) «Environnement des appareils d'appui en élastomère fretté».

b) «Guide d'aide à l'élaboration d'un Dossier de Consultation des Entreprises de changement

d'appareils d'appui».

Cependant, ces guides ont surtout été rédigés par des maîtres d’œuvre ou par des services en

charge des contrôles de chantier pour leur besoin propre et ils ne se placent pas spécifiquement du

point de vue de l’entreprise, bien qu’ils puissent être valablement consultés et utilisés par elles.

Par ailleurs, ces documents sont très peu «pratiques» sur l’aspect chantier et sont plus utiles

pour rédiger les pièces écrites d’une consultation, préparer un marché ou contrôler un chantier que

pour l’exécuter correctement.

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lll.4. Définition des objectifs de l’opération :

Une intervention sur des appareils d’appui structuraux n’est pas une opération anodine qui peut

se décider sans une importante réflexion préalable. En effet, on intervient sur un élément de structure

qui joue un rôle important dans la stabilité de l’ouvrage, sur un dispositif qui a des fonctions

complexes qui, si elles ne sont pas maintenues, peut conduire à la ruine brutale de l’ouvrage ou à des

désordres irrémédiables. Il importe donc que cette décision soit mûrement réfléchie et analysée et

que les avantages que l’on espère en retirer soient à l’échelle des investissements engagés.

> Dans cette phase de préparation de l’opération, il est important de connaître la finalité exacte

de l’intervention car les moyens matériels ne seront pas les mêmes. C’est ainsi que l’on peut

distinguer :

a) un changement ou un repositionnement des appareils d’appui : A ce sujet, on distinguera le

«remplacement» qui consiste en la substitution d’un appareil d’appui défectueux par un produit

identique du «changement» qui suppose la mise en œuvre d’un appareil d’appui différent.

b) la réfection ou la réalisation de bossage(s)

c) les pesées de réaction d’appui

d) la modification du gabarit d’ouvrage

e) les reprises de zones d’appui : par suite d’affaissement des points d’appui ou de basculement de

piles ou de culées ;

f) autres comme le soulèvement d’un tablier : en vue d’être ripé ou poussé à une nouvelle position,

une recompression de zone d’appui, etc.

Toutes les interventions citées ci-dessus ne peuvent être effectuées que si l’ouvrage est soulevé afin

de libérer les appareils d’appui. C’est le VERINAGE que l’on définira comme l’opération qui

consiste à appliquer un effort vertical (et éventuellement horizontal) à l’aide de vérins hydrauliques

en des points très précis en vue de relever en altimétrie, d’une certaine amplitude, un tablier de pont

en prenant appui le plus près possible des dispositifs d’appui en place. Cette opération est appelée

aussi levage ou relevage. Après cette opération, on peut, soit revenir à la position initiale, soit se

placer à une altimétrie différente en conservant le tablier dans un plan de référence parallèle ou non

au plan d’origine.

Or le vérinage est une opération très délicate qui nécessite une bonne connaissance de l’ouvrage à

vériner, un processus de vérinage précis et détaillé et le respect rigoureux de cette procédure de

vérinage.



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lll.5. Composition d’un dossier d’ouvrage en vue de son vérinage :

L'étude théorique du vérinage est relative au but recherché de l'opération, à l'amplitude du

soulèvement à effectuer et de l'importance de l'ouvrage (longueur et nombre de travées). L'opération

idéale consisterait à lever simultanément toutes les lignes d'appui d'une même hauteur Δh. Ainsi,

sous réserve d’un minimum de précautions, aucune sollicitation supplémentaire ne se développerait

dans le tablier (figure 10 gauches).

Dans la réalité, cette procédure reste limitée à des cas de figures simples comme une

intervention sur un pont dalle de faible longueur, à petit nombre de travée. Sinon, elle est rarement

réalisable, car très peu d'entreprises disposent du matériel nécessaire et l'opération serait, de toute

façon, extrêmement difficile à contrôler et nécessiterait un matériel important et onéreux pour

vérifier à tout moment le déplacement du pont. Le plus souvent, on est donc amené à soulever

l'ouvrage ligne d'appui par ligne d'appui, ce qui, par conséquent, contribue à créer une dénivellation

longitudinale entre deux lignes d’appui et a pour effet de modifier les réactions et la courbe des

moments fléchissant.

Pour apprécier les conséquences du vérinage sur la structure et pouvoir définir les matériels à

mettre en œuvre, leur positionnement, les contraintes pour le gestionnaire, etc., il importe de disposer

d’un dossier le plus complet possible. Ces contraintes peuvent être résumées par le schéma de la

figure 11 qui indique clairement que la solution est un compromis entre plusieurs contraintes et que

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l’objet de l’étude est d’essayer de mettre en évidence la zone centrale qui correspondra à la solution

envisageable.

lll.6. Principes généraux des transferts de charge :

Les transferts de charges ou de réactions d'appui permettent de modifier les conditions d'appui

d'une structure. L'opération de soulèvement vise essentiellement à maîtriser la force de levage et à

contrôler les déplacements et les déformations éventuelles de la structure. Les opérations de

transferts de charges s'appliquent souvent à des systèmes hyperstatiques, il faut alors gérer

simultanément en plusieurs points les forces de réaction.

Durant une opération de transfert, les déplacements mesurés sont généralement les déformations

élastiques des matériaux sur lesquels s'applique la force. Si l'on trace le diagramme des efforts et des

déformations en un point de vérinage, on constate que le graphe obtenu se décompose en trois parties

■ 1ère partie de la courbe : sous l'appareil de levage, la matière subit des déformations telles que

raccourcissements élastiques, tassements des calages, décompression des appuis existants. La somme

de ces déformations donne sur la courbe une pente accentuée. C’est la phase de transfert de charge.

■ 2ème partie de la courbe : les tassements se stabilisent, l’appui provisoire continu à se

décomprimer en même temps que l'appareil de levage se charge progressivement. La courbe

s'infléchit. C'est la phase de prise en charge.

■ 3ème partie de la courbe : la structure levée quitte ses points d'appui. A ce moment, la charge

complète repose sur les appareils de levage. C’est également à partir de là qu’un pesage des réactions

d’appui est possible si le plan d'origine a été respecté. Cette partie rectiligne de la courbe reste

légèrement inclinée à cause des effets de dénivellation par rapport aux autres appuis ou horizontale

dans le cas d’une structure isostatique C’est la phase de levage.



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Avant de mettre œuvre ce principe des transferts de charge, toutes les précautions doivent être

prises afin de s’assurer que les modifications des efforts sont acceptables pour la structure.

Le projet envisage-t-il un changement du système d’appui modifiant l’intensité et la

répartition des efforts horizontaux dans les appuis, efforts compatibles ou pas avec ceux pris

en compte lors de la conception de l’ouvrage.

L’opération a pour objet de changer les points d’appui (de A vers B) afin d’améliorer la tenue de la structure en

torsion en passant de l’espacement X à X+a, ceci en ajoutant les structures signalées par un *

lll.7. La technique de vérinage est proposée par l’entreprise :

C’est une variante et c’est donc à l’entreprise de proposer sa justification par une Note De

Calcul ad hoc. Tout sera mis en œuvre pour rassembler tous les éléments nécessaires à l’étude du

vérinage. Si le dossier d’ouvrage est insuffisant pour disposer de toutes les informations permettant

de valider toutes les hypothèses, il sera parfois nécessaire de recourir à des mesures en place,

auscultations et/ou à des prélèvements pour connaître la nature des matériaux (qualité des aciers,

densité de frettage…).

lll.8. Calcul des possibilités de rotation avec deux lignes de vérins :

Il importe de vérifier les possibilités de rotation lorsque l’appui à vériner comprend deux lignes

de vérins.

En effet, il est fréquent de constater que certains dossiers d’ouvrage mentionnent que l’ouvrage

est vérinable avec la circulation ou une circulation réduite. En fait, cela signifie qu’il a seulement été

vérifié que la descente de charge avec les charges d’exploitation retenues pouvait être reprise par 2

lignes de vérins situées de part et d’autre de la ligne d’appareils d’appui objet de l’intervention. Or

les phénomènes de transfert de charge dus à la rotation provoquée par les charges roulantes n’ont pas

été pris en compte.



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> Les moyens pour diminuer l’importance de cette action sont :

■ L’augmentation de la souplesse des supports provisoires par interposition, au droit des vérins, de

plaques en élastomère spécialement calculées à cet effet,

■ Le transfert sur tours métalliques des lignes d’appui provisoire avec un brêlage coulissant sur le fût

de pile,

■ La restriction supplémentaire des charges d’exploitation.

lll.9. Le matériel de levage :

Parmi les nombreux matériels de levage, seuls les suivants sont utilisés dans le domaine du

soulèvement des structures dans le but de réaliser une intervention sur des appareils d’appui.

lll.9.1 Les coins de levage :

Les coins de levage sont des pièces simples, triangulaires ou trapézoïdales, conçues pour

permettre de fins réglages en altitude et maintenir les charges en position. Toutefois, contrairement à

ce que l'on demande aux coins classiques, on exige d'eux d'assurer des opérations réversibles, c'est-à-

dire de permettre des levages, bien sûr, mais aussi des descentes.

Ils se présentent en trois parties : deux parties dépendantes, l'une de la structure, l'autre du

support, et une troisième mobile et glissante (le coin proprement dit), placée entre les deux autres. La

réversibilité du système exige la présence d'un système de retenue : en général, une tige filetée

traversante.

Les coins de levage doivent être conçus de telle sorte qu'un réglage en cours d'opération soit

possible. Leur pente et leurs faces de frottement doivent être telles, que, après un serrage, l'opération

soit réversible. Il faut, pour cela, pouvoir satisfaire les conditions précisées sur la figure 12, dessin de

gauche.

Les coins de levage - Ci-dessus, à gauche, les conditions de fonctionnement. A droite, le schéma de principe.

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lll.9.2 Le vérin. Principe et différents types :

> Un vérin se compose (figure 13) de deux parties principales :

- d’un corps ou partie externe (le fût),

- d’un piston qui supporte la charge et a un mouvement vertical libre dans le corps du vérin.

Principe d’un vérin

lll.9.2.1. Les différents types de vérins :

A - LES VERINS PLATS :

Constitués de deux flasques emboutis, assemblés par soudage, et de deux ajutages placés, à la

demande, à la périphérie (figure 14), les vérins plats peuvent avoir des formes et des dimensions très

variées (ronde, rectangulaire, circulaire, oblongue, etc.), adaptées aux structures sur lesquelles ils

prennent appui.

les vérins plats

Leur domaine d’emploi est réservé aux vérinages de faible amplitude (par exemple, vérinage

de relaxation, remplacement d’appareil d’appui) ou pour réaliser une mise en charge (voir figure 14

droit).

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B - LES VERINS A PISTON :

a) Les vérins «galette» :

Leur intérêt est d’être relativement peu encombrants et légers ce qui permet des interventions

dans des endroits difficiles d’accès. En contrepartie, la contenance d'huile est très faible et la capacité

de soulèvement reste limitée comme l’est leur course utile (de l’ordre de 10/15 mm pour un extra

plat à 50 mm pour un plat).

Un exemple de vérin à piston plat. A noter le calage de sécurité par cales biaises en alliage d’aluminium

Les vérins de très faible hauteur ne sont pas équipés de bague de sécurité (ce qui nécessite,

systématiquement, un calage de sécurité couplé avec le vérin [voir figure 15) mais certains types

peuvent recevoir des calottes sphériques pour reprendre les parallélismes des surfaces en vis-à-vis.

De même, certaines fabrications sont équipées de dispositifs double effet.

b- Les vérins à fort tonnage :

Ce sont les vérins auxquels on va faire appel pour toutes les opérations classiques de vérinage.

Ces matériels possèdent une course plus importante que les précédents, qui, cependant est

directement proportionnelle à leur encombrement. Ces vérins comportent :

- systématiquement une bague de sécurité en cours de vérinage,

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- parfois une rotule permettant le rattrapage limité d'un défaut de parallélisme entre le tablier et la

surface de l'appui ainsi que les rotations pendant le vérinage,

- souvent des anneaux de levage et des têtes interchangeables qui ont pour but de faciliter

respectivement leur manutention (car leur poids est relativement important) et le positionnement en

toute sécurité de la charge.

c) les vérins corbeau :

Il s’agit de vérins possédant une course importante (de l'ordre de 50 cm) dont la particularité est de

se fixer par clouage sur la face verticale de l'appui, en tête d'une tour métallique ou sur des

chandelles.

lll.9.3 Les pompes :

Pour alimenter le corps du vérin avec le fluide à une pression permettant le déplacement du

piston, il faut disposer d’une pompe haute pression à faible débit (afin d'éviter le dépassement des

tolérances des dénivelées d'appui lors du levage, en particulier dans le cas d'un décollement soudain

du tablier sur l'appui lui-même). Bien entendu, la pompe doit être d’une capacité homogène avec le

circuit et les vérins utilisés.

> Les pompes sont des appareils conçus pour transformer une énergie mécanique en énergie

hydraulique par un mécanisme alternatif. On distingue :

■ Les pompes à pistons en ligne,

■ Les pompes à pistons axiaux,

■ Les pompes à pistons radiaux.

lll.9.4 Le fluide :

Il s’agit d’huiles minérales dont les caractéristiques sont définies par l’entreprise

commercialisant le matériel de vérinage en fonction de son objectif. Notons que, dans certains cas

particuliers, notamment pour injecter des vérins plats qui devront rester en position «gonflée» après



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mise en pression, on utilise des résines auto-durcissables dans le corps du vérin afin de reprendre la

charge en conservant la position «gonflée».

lll.9.5 Les tuyauteries :

On distingue les tubes rigides métalliques et les tuyaux flexibles en élastomère armé de tresses

métalliques. Si on peut encore rencontrer les premiers, surtout dans le cas d’emploi de vérins plats,

ce sont, principalement, les seconds qui sont utilisés pour un vérinage pour des raisons évidentes de

facilité de montage. En principe, les flexibles sont assemblés par des raccords à billes dont le but est

d’éviter les coulures d’huile lors du démontage des réseaux ou d’un désaccouplement ou d’une

rupture brutale d’un flexible et gardent ainsi l’huile dans les flexibles.

lll.9.6 Les organes annexes à un circuit :

a) Les appareils de réglage de pression

> Ce sont :

- les limiteurs de pression (soupape de sûreté),

- les réducteurs de pression,

- les soupapes de séquence,

- les contacts électriques à pression,

b) Les appareils de réglage de débit

> Dans cette catégorie, on trouvera :

- les étranglements,

- les limiteurs de débit ou les réducteurs de débit avec clapet de non-retour,

- les régulateurs de débit variable,

- les diviseurs de débit

c) Les appareils à clapet

- de non-retour simple,

- freineur,

- de non-retour piloté.

d) Les valves et servo-valvesviseurs de débit.



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lll.9.7. Les appareils de mesures

Afin de suivre les opérations et recueillir toutes les informations sur le déroulement de

l’opération, le dispositif de vérinage comporte, obligatoirement, des appareils de mesure de la

pression dans les vérins et de déplacement dont les principaux sont :

a) Les manomètres :Pour connaître les efforts, on disposera des capteurs de pression au niveau des

vérins, car la position de la prise d'information est très importante pour la bonne conduite de

l'opération (la mesure est à faire avant les pertes de charge)

Dispositifs de mesure des déplacements : réglet, capteurs de déplacements dans son boîtier (à gauche),

comparateur (à droite).

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lll.9.8. Le calage de sécurité :

Les cas d’emploi du calage

Les calages de sécurité ont un double objectif de sécurité à remplir. D'une part vis-à-vis des

travailleurs en cas de descente brutale du tablier due à une rupture de conduite d'alimentation ou à

une panne de la pompe hydraulique et, d'autre part, vis-à-vis de l'ouvrage. Dans ce cas, le calage

évitera la création d'une dénivellation transversale entre deux appuis supérieurs à la limite admise.

a) Des cales métalliques (en acier ou en alliage d’aluminium) d’épaisseur variable :

On peut envisager de travailler avec des cales dont l’épaisseur est un multiple de la hauteur du soulèvement.

b) Des cales en bois :

Le bois est un matériau qui se prête très bien aux opérations de calage provisoire. Par contre, il est

important que l’essence choisie dispose de caractéristiques suffisantes pour reprendre la charge.

c) Le coin de calage à vis :

Pour éviter le travail d’enfoncement de cales mariées, rendu difficile par l’exiguïté des zones de

vérinage, il existe une solution par coin de calage à vis (voir figure 19). Mais cela n’évite pas

l’inconvénient de prévoir du personnel au droit de chaque point de soulèvement !

Vue générale d’un chantier de vérinage sur un PS d’autoroute avec les dispositifs de sécurité pour la circulation

sous l’ouvrage, les accès aux plateformes de travail fixée par consoles sur l’appui, etc

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lll.10. Déroulement d’une opération de soulèvement sur un ouvrage de type VIPP ancien :

1) Phase avant vérinage :

■ Démolition superficielle de la semelle de fondation,

■ Confection du massif d’assise en béton armé pour la palée provisoire de vérinage sur la semelle.

■ Montage du chevêtre métallique au niveau du chevêtre de la pile,

■ Montage des poteaux métalliques, assemblage avec le chevêtre, calage,

■ Contrôle du serrage des boulons HR,

■ Installation du matériel de vérinage et de mesure des déplacements verticaux,

■ Test de la centrale de vérinage,

■ Mise en contact des vérins (à une pression de 10 bars) avec mise à zéro des indicateurs de

déplacement, contrôle du calage,

■ Confirmation de la demande de coupure de circulation,

■ Contrôle de la fermeture effective de la circulation sur l’ouvrage.

2) Phase de montée sous coupure de circulation :

■ Décollement du tablier par une montée uniforme de 2 mm environ par rapport au sol,

enregistrement des déformations du chevêtre béton (fleximètres),

■ Mesures, équilibrage des réactions verticales, enregistrement des déplacements,

■ Montée uniforme de 20 à 40 mm (selon pile en cause) par palier de 10 mm,

■ Mesures, équilibrage des réactions verticales, enregistrement des déplacements, montée des points

1, 3 et 5 pour compenser les déformations du chevêtre en béton,

■ Blocage des écrous de sécurité, contrôle du calage,

■ Aménagement éventuel au droit du joint de chaussée,

■ Remise en circulation de l’ouvrage (1).

3) Mise en place des nouveaux appareils d’appui :

■ Dépose des anciens appareils d’appui, démolition des bossages,

■ Exécution des bossages inférieurs en mortiers spéciaux,

■ Pose des nouveaux appareils d’appui en élastomère fretté (2),

■ Pose de cales «gabarit» (épaisseur selon l’objectif du nouveau niveau des tabliers),

■ Confection par injection des bossages supérieurs,

■ Contrôle des résistances des mortiers spéciaux utilisés pour l’exécution de ces bossages,

■ Retrait des cales «gabarit» et des appareils d’appui (servant aussi de gabarit),

■ Nettoyage, contrôle des surfaces de bossages,

■ Mise en place des nouveaux appareils d’appui.

4) Phase de remise en place de la structure sur les appareils d’appui définitifs :

■ Confirmation de la demande de coupure de circulation,

■ Contrôle de la fermeture effective de la circulation sur l’ouvrage,

■ Montée uniforme d’environ 1 mm,

■ Desserrage des écrous de sécurité des vérins,

■ Mesures, équilibrage éventuel,

■ Retrait des cales «gabarit»,

■ Descente uniforme par palier de 10 mm,



P :37 p

■ Mesures avant contact avec les appareils d’appui, équilibrage éventuel,

■ Enregistrement des pressions et des dénivellations à chaque point de pose,

■ Enregistrement des niveaux aux fleximètres,

■ Analyse des descentes de charge théoriques d’après les enregistrements,

■ Revérinage éventuel pour calage au feuillard galvanisé (épaisseur = 0,2 à 0,5 mm) de niveau

d’appareil d’appui non satisfaisant, pose et contrôle,

■ Remise en circulation de l’ouvrage.

5) Travaux après remise en service :

■ Examen du comportement des nouveaux appareils d’appui sous circulation,

■ Retrait du matériel de vérinage,

■ Elaboration du document de mise à jour du dossier d’ouvrage,

■ Transfert des palées provisoires à la pile suivante.

lll.10.1.Conclusion : Il est rappelé que, dans le cadre d’opérations telles que celles relatives à l’entretien ou à la

réparation des appareils d’appui, les interventions sur les ouvrages doivent se faire dans des

conditions de sécurité pour le personnel.



P :38 p

Re habilitation du Be ton De grade

Outre la détermination de l’origine des dégradations, cette étape a pour but de préciser

l’étendue des parties défectueuses et de localiser les zones d’application de mortier de réparation.

Plusieurs méthodes sont disponibles pour réparer durablement un parement en béton, arrêter la

progression des dégradations et éviter de nouveaux désordres. Elles supposent une mise en œuvre

attentive, le contrôle des résultats et une surveillance adaptée.

Avant de réparer les zones dégradées, les revêtements en place doivent être retirés, sur toute

la surface, par un moyen mécanique ou chimique. Les produits de démolition doivent être mis en

décharge ou recyclés, en conformité avec les textes réglementaires en vigueur sur la protection de

l’environnement.

La réfection des bétons consiste à rétablir l’enrobage des armatures par la mise en œuvre de mortier.

Ce dernier doit respecter les critères :

• de tenue verticale sans coffrage.

• de montée en résistance rapide et de résistance mécanique supérieure au béton support.

• d’adhérence supérieure ou égale à la cohésion du support.

• d’imperméabilité à l’eau et aux agents agressifs.

• de coefficient de dilatation thermique et de module d’élasticité dynamique équivalent au béton

support.

• de bonne protection des aciers.

Lorsque pour des raisons esthétiques, des produits pré formulés ne peuvent pas être appliqués,

il conviendra d’étudier un mortier spécifique, de même texture, couleur et aspect de surface que le

béton en place. Les mortiers doivent être peu sensibles au retrait, résister au gel et être durables. Une

autre approche consiste à appliquer une première couche de produit , afin d’assurer l’accrochage sur

le béton support, et une couche de finition pour l’aspect.

Enfin, il faut noter qu’il est difficile de masquer totalement des zones réparées localement.

Parfois, ces zones réapparaissent sous forme de fantômes, du fait des différences de comportements

entre le béton support et le produit de réparation. Une solution peut consister à appliquer un produit

de protection sur toute la surface.

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lV.1. Technologies de réparation :

Différentes technologies de réparation et de maintenance des ouvrages sont couramment

utilisées depuis de nombreuses années. Le traitement du béton peut faire l’objet d’opérations de

ragréage par application de couches de peinture ou de mortier hydraulique ou polymérique après

traitement de la poutre dégradée. Les zones fissurées font l’objet d’injection de polymères.

Les différentes techniques de renforcement structurel correspondent soit à la projection de béton

fibré ou non fibré (figure 3-1), soit au collage de tôles d’acier suivant le procédé l’Hermite, soit à

l’application d’une précontrainte additionnelle par câbles métalliques ou composites (figure 3-2).

Réparation de poutres par béton projeté

Différents types de réparation par précontrainte additionnelle

Dans le cas du collage de plats métalliques, les principaux problèmes d’ordre technologique

concernent :

• la mise en flexion locale des tôles au voisinage des fissures recouvertes.

• la répartition des efforts entre tôles dans le cas d’un empilement.

• la répartition des déformations entre les aciers passifs internes à la structure et les aciers collés

extérieurement.

Par ailleurs, le poids propre des tôles et leur rigidité spécifiques rendent difficiles les conditions

d’application in situ (figure 3-3).



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Application de plats métalliques selon le procédure l’Hermite

En conséquence, dès 1990, au Japon, est apparue une technique de réparation qui substitue,

aux tôles métalliques, des feuillets composites moins lourds, plus performants mécaniquement et

plus faciles à mettre en œuvre.

lV.2. Procédés de mise en œuvre des renforts composites :

lV.2.1.Notion de multicouches composites pour la réparation des ouvrages :

Comme le montre la figure (3-4), la conception du système multicouche composite a pour

objectif de remplir plusieurs fonctions :

• Rendre sain l’état de surface de la couche support (béton) en cherchant à éliminer les fissures, soit

par injection de polymère, soit par application d’un produit (mortier) de ragréage.

• Éliminer les défauts géométriques (planéité, effet d’angles) de la surface à réparer pour minimiser

les problèmes ultérieurs de délaminage ou de décollement.

• Appliquer une couche de polymère (primaire) entre le support et le composite pour améliorer

l’adhérence.

• Appliquer un nombre de couches de matériaux composites (fibres-polymère) suffisant pour assurer

la stabilité de l’ouvrage ;

• Appliquer une couche de finition (Gel-Coat, protection) pour assurer une bonne tenue à la

corrosion et aux ultraviolets ;

• Procéder à un placage de feuilles de placoplâtre ou à la projection de couches à fort taux de charges

minérales pour améliorer la tenue au feu et en température du système.



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Conception du système multicouches

lV.2.2. Différentes techniques de mise en œuvre :

lV.2.2.1.Mise en œuvre par moulage au sac :

Ce procédé permet d’obtenir des caractéristiques mécaniques élevées à court terme avec un

contrôle des conditions de mise en œuvre et donc un niveau de performance instantané et différé

important.

Après avoir ragréé la surface de béton (injection de fissure, sablage, application d’un mortier

polymère), les couches de tissus préimprégnés pour la réparation sont découpées et appliquées sur la

zone à renforcer. Une couverture chauffante est ensuite appliquée sur la surface des tissus et une

enveloppe étanche raccordée à une pompe à vide permettent d’appliquer une pression externe

pendant toute la durée de polymérisation ou de polycondensation.

lV.2.2.2.Mise en œuvre par stratification directe :

En utilisant des matériaux qui polymérisent à température ambiante, il est possible de réaliser

une stratification directe, en respectant les étapes suivantes :

• Traitement de surface du béton (ponçage, sablage).

• Application d’une couche primaire d’imprégnation.

• Découpe des lés de tissus.

• Dépose des tissus.

• Imprégnation et débullage des renforts.

• Application d’une couche de protection (Gel-Coat ).



P :42 p

Ce procédé présente l’avantage d’une mise en œuvre simplifiée, mais le renforcement acquiert toute

sa résistance au bout d’une semaine, et le contrôle de la qualité de l’application doit être soigné

suivant les conditions de mise en œuvre.

lV.2.2.3.Collage de plaques composites :

Cette méthode se caractérise par le placage de plaques de composite, collées sur la surface par

des colles époxydes. Les plaques sont en carbone ou en verre époxy et fabriquées par pultrusion.

Ces plaques peuvent être mises en prétension grâce à de nouvelles techniques de mise en œuvre. Les

plaques sont des composites avec des fibres unidirectionnelles d’une épaisseur de 1,5 mm et d’une

largeur de 150 mm en général. Le procédé de collage est le suivant :

• Nettoyage à l’acétone de la face de collage de la plaque.

• Traitement de la surface à réparer par sablage, par eau sous pression et meulage.

• Nettoyage de la surface par un dépoussiérage.

• Application du polymère époxyde sur la plaque de composite.

• Pressage de la plaque sur la surface, enlèvement de l’excédent de colle.

• Application d’une pression à l’aide d’un sac à vide ou de moyens mécaniques jusqu’à complète

polymérisation du polymère.

lV.2.2.4- Positionnement des renforts suivant la localisation des zones endommagées :

Dans le cas des poutres en flexion, les différents modes de renforcement vis-à-vis des zones

tendues et cisaillées sont visualisés. La performance de ce type de réparation est particulièrement

dépendante de critères de non-décollement des composites en extrémité de recouvrement. Ces points

doivent être particulièrement vérifiés dans les procédures de calcul et de dimensionnement.

D’un point de vue technologique, il est possible de réaliser des opérations supplémentaires de

stratification (verrous) ou d’avoir recours à des compléments d’ancrage par des systèmes classiques

de type mécanique. Dans tous les cas d’applications, il est impératif de savoir caractériser les

performances de l’interface béton-composite pour juger de la fiabilité et de la durabilité de la

réparation.



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CONCLUSION GENERALE : Les matériaux modernes, béton et métal réagissent chimiquement selon leur environnement, et

deviennent alors moins performants. Les conditions d’exploitation, l’évolution de l’utilisation des

structures les rendent aussi plus sensibles. Mais la science évolue, et la réhabilitation s’appuie sur

une technologie et une chimie de plus en plus performante. Nous savons traiter la majorité des

pathologies. La recherche teste aujourd’hui les matériaux du futur, qui ouvrent de nombreuses

perspectives d’avenir.

Sur le renforcement par matériaux composites. Nous nous félicitons de ces actions, car le

domaine de la réparation est extrêmement exigeant, d’une part sur la qualité des produits utilisés,

d’autre part sur la pertinence de la solution technique choisie, et surtout sur la qualité de l’exécution

des travaux. Savoir mieux réparer est une solution au problème du vieillissement des structures. Mais

il faut aussi entretenir de façon préventive. Il est plus simple de prévenir que guérir, de protéger un

ouvrage d’une agression que d’en traiter les conséquences. Aussi le développement de l’entretien

préventif suppose d’accroître les techniques d’inspection pour mesurer l’état de l’endommagement,

avant que celui-ci n’engendre des dégâts visibles.

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