Expérimentation poutre de Clerval

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Expérimentation poutre de Clerval

  1. 1. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Journées techniques Ouvrages d’Art 2012 Sourdun Mercredi 9 et Jeudi 10 mai C. Aubagnac, D. Germain, A. Houel, S. Chataigner 10 mai 2012Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  2. 2. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Sommaire  Contexte particulier de la gestion des VIPP et retours dexpérience RST  Présentation du corps dépreuve  Partenariat  Programme et phasage de l’opération  Planning  Bénéfices attendusChristophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  3. 3. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Contexte particulier de la gestion des VIPP • Une famille très difficile à gérer et notamment les ouvrages de première génération (< 1970) • Absence de moyens de diagnostic fiable permettant d’évaluer la précontrainte résiduelle de l’ouvrage et son évolution : – aléa « corrosion de la précontrainte » pouvant avoir un niveau élevé, avec un caractère aléatoire, sans manifestation de défaut de fonctionnement structurel, – vulnérabilité pouvant être grande de certains ouvrages...Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  4. 4. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Retours d’expérience RST • Etude de la poutre du VIPP de Merlebach sous chargement (2004- 2005), • Méthodologie RST danalyse de risques liés à la corrosion de la précontrainte. Applications : - VIPP autoroutiers français (2005-2006), - VIPP du RRN (2008-2010), soit une population denviron 250 ouvrages (il y en a plus de 1000 en France…)Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  5. 5. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Contexte particulier de la gestion des VIPP Besoins d’actions complémentaires de recherche pour : • améliorer la connaissance du comportement mécanique au voisinage de la rupture, • rendre totalement opérationnelles les techniques de contrôle prometteuses testées (notamment courburemétrie et évaluation dynamique), • développer de nouvelles méthodes dauscultation et l’approche probabiliste de la sécurité de ces structures.Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  6. 6. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Contexte particulier de la gestion des VIPP Contexte récent du renforcement des VIPP par composites collés comme armatures passives additionnelles Premières recommandations provisoires de groupe de travail AFGC sur la réparation et le renforcement des structures en béton au moyen des matériaux composites de février 2011 Mais de nombreuses interrogations existent encore, notamment sur le fonctionnement de la structure renforcée après ouverture de fissures... Expérimentation sur la poutre de VIPP de lancien pont de Clerval sur le DoubsChristophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  7. 7. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Présentation du corps d’épreuve Poutre de rive amont de la travée RD du pont de la RN83 franchissant le Doubs à Clerval récupérée suite à sa démolition en 2002 • Années de construction : 1952 - 1954 • Longueur poutre : environ 30 m – hauteur poutre : 1,30 m • Epaisseur des âmes : variable de 0,30 m sur appuis à 0,14 m en section courante • Nombre de câbles 12 phi 5 mm STUP Freyssinet : 20 + 1 (câblage dissymétrique) • Poutre « nue » de toute superstructure, dont la géométrie est facilement vérifiable et les conditions dappuis ajustables. • « Dossier » de construction • Poutre réelle avec vieillissement naturel en exploitation puis sur stockage extérieur (site de Margenne à proximité d’Autun).Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  8. 8. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Présentation du corps d’épreuveChristophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  9. 9. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Partenariat Partenariat indispensable pour aider à financer lopération. Convention de partenariat en cours de signature entre les organismes qui apportent une contribution financière à lopération : - les sociétés concessionnaires dautoroutes, - lIFSTTAR (OR AIPAD 2012-2014), - Sétra (plans d’actions 2012 à 2014), - le CETE de Lyon.Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  10. 10. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Programme et phasage de l’opération Objectifs : double besoin de connaissance du fonctionnement des structures - “saines”, renforcées par matériaux composites collés, - pré-fissurées, renforcées par matériaux composites collés. Programme : 1) Solliciter la poutre en flexion 3 points, en alternant les phases de renforcement et de chargement et en menant la poutre à la rupture; 2) Solliciter en cisaillement 1 ou 2 demi-poutres renforcées judicieusement selon le mode de rupture souhaité.Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  11. 11. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Programme et phasage de l’opération 1 - Construction de la plateforme de chargement (environ 50 m x 10 m), déplacement et préparation de la poutre 2 - Diagnostic de la poutre et caractérisation de la poutre dans son état initial au repos (décorrélation vis à vis des paramètres environnementaux influents) 3 - Préparation et essais de la poutre en flexion 4 - Préparation et essais du tronçon 1 “au tranchant” après renforcement en fonction du mode de rupture visé (tranchant, bielle dabout ou coin dappui) 5 - Préparation et essais du tronçon 2 (si disponible) “au tranchant”… 6 - Autopsie (optionnelle à ce jour)Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  12. 12. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Programme et phasage de l’opération Prédimensionnement des efforts : a priori, besoin de : 120 t en flexion 3 points (flèche élastique de 225 mm) 180 t en cisaillement Dimensionnement respectivement pour 200 t et 250 t Vérin de course de 500 mm...Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  13. 13. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Instrumentation envisagée 1 - Suivi de leffort de sollicitation (CETE Lyon) 2 - Suivi de la température (CETE Lyon) 3 - Suivi de la “géométrie” de la poutre (CETE Lyon)  Nivellement  Inclinomètres aux appuis  Extensométrie (sur béton, renforts composites collés, armatures de précontrainte) 4 – Courburemétrie (CETE Nord Picardie et CETE Méditerranée) pour accéder à la rigidité en flexion et ainsi localiser et quantifier lendommagement au cours des essais 5 - Evaluation dynamique (CETE Lyon) pour étudier lévolution des paramètres modaux de la poutre en fonction des dégradations et des renforcements mis en œuvre, pour aider au calage d’un modèle numérique du corps dépreuve 6 - Surveillance acoustique (CASC 2) et émission acoustique (IFSTTAR) pour détecter et localiser les ruptures de fils et la fissuration du béton lors de l’expérimentation 7 - Fibre optique simple (IFSTTAR) 8 - Imagerie et détection de fissures (IFSTTAR) 9 - Méthode acoustique CODA (IFSTTAR) pour remonter à la variation de déformation locale et de contrainteChristophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  14. 14. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Modélisation et calculs • Calculs préparatoires (CETE Lyon) pour : - permettre le montage dune plateforme dexpérimentation adaptée à la poutre testée, - renforcer la poutre de manière à rendre les expérimentations les plus riches possibles, - identifier les zones et modes de rupture prévisionnels afin de placer judicieusement les instrumentations. • Calculs prédictifs (CETE Lyon, CETE Nord Picardie et Sétra) vis à vis des sollicitations de flexion et “au tranchant” (poutre “saine” / fissurée, non renforcée / renforcée), recherche des ordres de grandeur (logiciels PCP, CDS, ST1 et codes aux éléments finis). • Exploitation des résultats de mesures En fonction des résultats des mesures, on cherchera à identifier les paramètres susceptibles dexpliquer les différences de comportement entre le corps dépreuve et les modèles. Les modèles seront alors ajustés de manière à devenir plus représentatifs.Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  15. 15. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Planning Opération prévue sur 3 ans Planning selon la date de signature effective de la convention : • Etudes préparatoires, consultations : 2ième et 3ième trimestre 2012 • Montage de la plateforme dexpérimentation : 4ième trimestre 2012 • Mesures préparatoires à létude dynamique et diagnostic préalable de la poutre (précontrainte et béton) : 1er semestre 2013 • Étude de chargement et de renforcement à la flexion : 3ième trimestre 2013 • Étude de chargement et renforcement au tranchant : 4ième trimestre 2013 et 1er trimestre 2014 • Exploitation des mesures et publications : 2013 à 2014Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  16. 16. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Expérimentation poutre de Clerval Bénéfices attendus Rappel des principaux bénéfices attendus au terme de lopération :  résultats validés sur les techniques, matériels, chaînes de mesure testés pour la surveillance ou lauscultation des VIPP et leurs interprétations,  résultats validés sur les modélisations et calculs permettant lévaluation structurale résiduelle des VIPP,  résultats validés sur lefficacité des renforcements composites collés vis à vis de différents modes de rupture (dont dispositions constructives),  règles de justifications adaptées, notamment vis à vis du contrôle de la fissuration.Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner
  17. 17. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Merci pour votre attentionChristophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner

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