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 …
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