Journée AGGC ‐ Viaducs de Chillon: BFUP   Prof. E.Brühwiler

16 juin 2015

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Ponts en béton renforcés au moyen du BFUP 

Eugen Brühwiler

Prof. Dr ing. dipl. ETH / SIA / IABSE

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)Lausanne, Suisse

durabilité par une couche de BFUP étanche à l’eau

augmentation de la résistance (rigidité, M, V, fatigue) 

Concept  (1999)

UHFB

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«P»: fonction de protection

Concept  (1999)

«R»: renforcement(+ P) 

éléments mixtes BFUP – béton 

BFUP: composition et propriétés

• ciment: CEM I 52.5, CEM II 32.5: 700 … 1’000 kg/m3

• fumée de silice ‐ SF/C = 0.20 … 0 (masse) / filler calcaire• super‐fluidifiant – SP/C = environ 1 % (masse)• eau / liants = 0.13 … 0.17

fumée de silice ciment particules de quartzdmax< 1 mm

Matrice : 

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taux minimal: 3% (volume) : 234 kg/m3

BFUP écrouissant

renforcer la matrice avec une grande quantité de fibres courtes

l = 10 … 18 mmd = 0.1 …. 0.2 mm

d/l > 60en acier

BFUP: composition et propriétés

BFUP = matériau composite consistant d’une matrice compacte à base de ciment renforcée d’une grande quantité de fibres courtes

Béton

Le BFUP n’est pas un béton !

10mm

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Comportement à la traction des BFUP écrouissants

surface de rupture: arrachement des fibres

Attention: anisotropie (orientation préférentielle des fibres) par le processus de coulage et la géométrie  

Comportement à la traction du BFUP armé

barres d’armature : • surface (nervurée, lisse)• limite d’écoulement (240, 500, 750 MPa)

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Comportement structural d’un élément mixte BFUP ‐ béton

état limite de service état limite ultime

béton armé béton armé

BFUP armé BFUP armé

Comportement à la flexion : 

Modèles de résistance: flexion (BFUP en traction)

résistance à l’effort tranchant:

VR = VRc + VRs + VRU

Critère : limite de fatigue

rarement déterminant !

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1ère application BFUP en 2004

Applications  

Remise en état et élargissement d’un petit pont‐route :

7.0 m

7.7 m

BFUP: 30mm / enrobé bitumineux: 40mm

portée: 10m

octobre 2004

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… « 10 years after » …

état stable

23 octobre 2014

>30 objets améliorés au moyen du BFUP : étanchement de dalle de roulement protection des surfaces verticales de 

parapets et piliers renforcement de la dalle et du tablier de 

ponts (clavage joints, préc.ext., lamelles) réalisation de surfaces carrossables coulage de pentes jusqu’à 12%

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Évaluation à quatre niveaux : (prix suisses)

1: fabrication du BFUP : 1.0 à 1.2 Euro/kg  ( fabricant, centrale)

2: coût d’intervention direct: 40mm de BFUP armé : 300 à 500 Euros/m2

(y compris hydrodémolition) ( entreprise)

3: coûts d’intervention totaux = 2: + coût d’utilisateurs ( propriétaire)

4: coûts de cycle de vie : interventions de maintenance limitées( propriétaire d’ouvrage, société)

Influences favorables :

remplir plusieurs fonctions avec une couche en BFUP

peu ou pas d’augmentation des actions permanentes du pont

réduction de la durée d’intervention (chantier)

réduction des effets sur l’environnement et des ressources

Applications – Aspects économiques 

Fonctions du BFUP armé:

renforcer la dalle de roulement dans le sens transversal: flexion, effort tranchant, fatigue

augmenter la rigidité et la résistance du tablier (sens longitudinal)

étancher la dalle

ne pas augmenter les charges perm.

courte durée d’intervention

Projet: Monod-Piguet + Associés IC / GVH

BFUP armé:            épaisseur: 40 / 50 mm joint de travail

Renforcement des Viaducs de Chillon  

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charge de roue [kN]

Déformation du BFUP [%o]

Analyse numérique pour déterminer les exigences relatives au BFUP

charge d’essieu

BFUP :  valeurs de dimensionnement pour la résistance à la traction

Modélisation numérique  

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Viaducs de Chillon : monument de l’art de construction de ponts

Bulletin technique de la Suisse Romande, Vol. 95, 1969, pp. 128‐135

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Pourquoi la dalle de roulement des Viaducs de Chillon n’a-t-elle pas déjà été renforcée au moyen du BFUP lors de la construction en 1969 ?

… et aujourd’hui, pourquoi les éléments en béton fortement exposés ne sont-ils pas renforcés au moyen du BFUP lors de leur construction ?

Réalisation du concept d’un renforcement cibléd’ouvrages en béton armé au moyen du BFUP armé.

Combinaison efficace des fonctions de protection et de portance afin de prolonger la durée d’utilisation

Simplification du processus d’intervention, réduction de la durée du chantier, économique

Concept et technologie ont fait leur preuve par de nombreuses applications.

6  Conclusions 

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Règlementation :  

1ère application de la technologie BFUP au Japon:Pont-route (longueur 120m) près de Sapporo: étanchement et renforcement de la dalle de roulement avec une couche de BFUP (30 mm)Coulage du BFUP : 3 – 19 octobre 2014

… exporter la technologie: Slovénie, France, Japon, Allemagne, Chine, Canada …