Présentation du projet orthoplus

885 vues

Publié le

0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
885
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
2
Actions
Partages
0
Téléchargements
7
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Présentation du projet orthoplus

  1. 1. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation du projet Orthoplus JOA 2012 Sourdun Mercredi 9 et Jeudi 10 mai GENEREUX Grégory MARCHAND Pierre GOMES Fernanda TOUTLEMONDE François
  2. 2. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Sommaire2 • Présentation générale du projet • Problématique • Méthodologie • Essais réalisés à l’IFSTTAR
  3. 3. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation générale3 • ORTHOPLUS = Ingénierie avancée des dalles orthotropes et de leur revêtement • Projet ANR, Lauréat de l’appel à projets RGCU 2006 • Associé au pôle de compétitivité « Ville et Mobilité Durable » (Ile-de-France) • Période : Avril 2007 – Avril 2011
  4. 4. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation générale4 • Le groupement : 7 partenaires
  5. 5. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Problématique5 Emploi des dalles orthotropes Domaine d’emploi des dalles orthotropes : •Grandes et très grandes portées •Ponts mobiles
  6. 6. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Problématique6 Emploi des dalles orthotropes • Intérêt de la dalle orthotrope : – Réduction du poids propre du tablier • Contrepartie : – Ouvrages sensibles à la fatigue Dispositions constructives réputées sûres (continuité des augets, épaisseur de platelage)
  7. 7. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Problématique 7 Fatigue et dimensionnementEntre pièces de pont Sur pièces de pont EN 1993-2 : Catégorie de détail seulement pour la fissure 1 Recommandations mises en pratique (Annexe C, EN 1993-2) : t >14 mm pour une couche d’asphalte > 70 mm t > 16 mm pour une couche d’asphalte > 40 mm
  8. 8. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Problématique8 Fatigue et dimensionnement  Questions soulevées lors de récents projets :  Utilisation de revêtements ultra-minces (épaisseur inférieure à 10 mm) ?  Estimation de la durée de vie d’un ouvrage à dalle orthotrope ?  Eléments de réponse dans les recherches récentes :  Participation du revêtement à la résistance mécanique  Catégories de détails évaluées expérimentalement (Kohlstein, 2007)
  9. 9. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Problématique9 Objectifs du projet  Objectifs du projet  Quantifier l’apport du revêtement en termes de résistance mécanique  Développer une conception intégrée du couple « platelage+revêtement » -> outils théoriques, méthodologiques et réglementaires  Développer une solution avec un revêtement en Béton Fibré Ultra-Performant (BFUP)
  10. 10. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Méthodologie10 Travaux bibliographiques calcul en fatigue, étude des pathologies et méthodes de réparation, étude des revêtements Programme expérimental Caractérisation des Comportement revêtements, des mécanique du complexe Modèles numériques EF connecteurs (platelage+revêtement) fins En laboratoire : En laboratoire : éprouvettes de Sur ouvrages éprouvettes flexion 5 points, réels 2400x4000 push-out, etc. Modèles numériques EF simplifiés Application pour le dimensionnement des dalles orthotropes
  11. 11. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Présentation des essais IFSTTAR
  12. 12. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Dimensionnement des corps d’épreuve • Au départ, modèle simplifié avec connexion parfaite  35 mm de BFUP peut se substituer à 70 mm de béton bitumineux  Choix de 35 mm de BFUP également en raison des limites technologiques • Expérience Néerlandaise : 60 mm de BUHP avec 3 lits de barres, surface en époxy gravillonné • Objectifs : allègement, réduction épaisseur tôle, meilleure durabilité
  13. 13. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Corps d’épreuve
  14. 14. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 4 types de corps d’épreuve Tôle 14 nue Tôle 14 + Béton bitumineux Tôle 10 + BFUP Tôle 12 + BFUP
  15. 15. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Connexions choisies pour BFUP • Goujons Nelson
  16. 16. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Connexions choisies pour BFUP • Treillis soudé sur la tôle supérieure
  17. 17. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Corps d’épreuve avec revêtement béton bitumineux
  18. 18. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Mise en place BFUP • Corps d’épreuve avec BFUP : – Choix du coulé en place – Optimisation industrielle non abordée – Protection pour éviter retrait plastique due à une dessication précoce
  19. 19. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Montage expérimental
  20. 20. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Chargement plaque(s) ou roue(s) • Plaque simple ou double (charges de fatigue n°2 de EN1991-2)
  21. 21. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Chargement plaque(s) Charge A : 45 kN 220x320 mm (val EC1, fat) -> 150 kN * Charge C : 60 kN 270x320 mm (val EC1, fat) -> 150 kN * Charge B : 95 kN 2 charges A espacées de (val EC1, fat) 100 mm -> 300 kN * * : Eurocode 1 charge caractéristique moins concentrée (400x400mm)
  22. 22. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Chargement roue(s) • Roue simple ou double (surface de contact mesurée par l’empreinte)
  23. 23. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Chargement roue(s) Roue simple : -> 45 kN ≈280x260 mm Roue double -> 90 kN Espacement 100 mm
  24. 24. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Chargement cyclique • 100.106 roues ou charges de fatigue à 45 kN pendant la durée de vie de l’ouvrage (100 ans) • 2.106 roues ou charges de fatigue à 111 kN ≈ charge fréquente ≈ 0,7 x charge caractéristique (150 kN) mais surface chargée plus faible
  25. 25. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Instrumentation Capteurs flèche Jauges de déformation
  26. 26. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Instrumentation Platelage Auget Détail étudiée
  27. 27. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Mesure des amplitudes de variation de contrainte • Extrapolation en pied du cordon de soudure à partir des jauges situées à proximité Méthode IIS : Jauges à 0,4t et t Méthode CECA : Jauges à 15 et 30 mm
  28. 28. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Autopsie des corps d’épreuve
  29. 29. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des flèches sur différents corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Flêche sous chargt Plaque A - 45 kN 0 0 500 1000 1500 2000 2500 -0,2 -0,4 -0,6 T14 nue sans trou T14 nue avec trou flêche (mm) -0,8 T14 + BB T10 + BFUP treill - début -1 T10 + BFUP treill - fin T12 + BFUP gouj - début -1,2 T12 + BFUP gouj - fin -1,4 -1,6 -1,8 distance sur axe transversal AA (mm)
  30. 30. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des flèches sur différents corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Flêche sous chargt Plaque A - 45 kN 0 0 500 1000 1500 2000 2500 -0,2 -0,4 -0,6 T14 nue sans trou T14 nue avec trou flêche (mm) -0,8 T14 + BB T10 + BFUP treill - début -1 T10 + BFUP treill - fin T12 + BFUP gouj - début -1,2 T12 + BFUP gouj - fin -1,4 -1,6 -1,8 distance sur axe transversal AA (mm)
  31. 31. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des flèches sur différents corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Flêche sous chargt Plaque A - 45 kN 0 0 500 1000 1500 2000 2500 -0,2 -0,4 -0,6 T14 nue sans trou T14 nue avec trou flêche (mm) -0,8 T14 + BB T10 + BFUP treill - début -1 T10 + BFUP treill - fin T12 + BFUP gouj - début -1,2 T12 + BFUP gouj - fin -1,4 -1,6 -1,8 distance sur axe transversal AA (mm)
  32. 32. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des flèches sur différents corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Flêche sous chargt Plaque A - 45 kN 0 0 500 1000 1500 2000 2500 -0,2 -0,4 -0,6 T14 nue sans trou T14 nue avec trou flêche (mm) -0,8 T14 + BB T10 + BFUP treill - début -1 T10 + BFUP treill - fin T12 + BFUP gouj - début -1,2 T12 + BFUP gouj - fin -1,4 -1,6 -1,8 distance sur axe transversal AA (mm)
  33. 33. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des déformations sur les corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Déformation sous chargt Plaque A - 45 kN 600 500 400 300 T14 nue sans trou déformation (m/m) 200 T14 nue avec trou T14 + BB 100 T10 + BFUP treill - début T10 + BFUP treill - fin 0 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 T12 + BFUP gouj - début -100 T12 + BFUP gouj - fin -200 -300 -400 distance sur axe transversal AA (mm)
  34. 34. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des déformations sur les corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Déformation sous chargt Plaque A - 45 kN 600 500 400 300 T14 nue sans trou déformation (m/m) 200 T14 nue avec trou T14 + BB 100 T10 + BFUP treill - début T10 + BFUP treill - fin 0 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 T12 + BFUP gouj - début -100 T12 + BFUP gouj - fin -200 -300 -400 distance sur axe transversal AA (mm)
  35. 35. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des déformations sur les corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Déformation sous chargt Plaque A - 45 kN 600 500 400 300 T14 nue sans trou déformation (m/m) 200 T14 nue avec trou T14 + BB 100 T10 + BFUP treill - début T10 + BFUP treill - fin 0 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 T12 + BFUP gouj - début -100 T12 + BFUP gouj - fin -200 -300 -400 distance sur axe transversal AA (mm)
  36. 36. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Comparaison des déformations sur les corps d’épreuve (chgt statique à 20°C) Déformation sous chargt Plaque A - 45 kN 600 500 400 300 T14 nue sans trou déformation (m/m) 200 T14 nue avec trou T14 + BB 100 T10 + BFUP treill - début T10 + BFUP treill - fin 0 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 T12 + BFUP gouj - début -100 T12 + BFUP gouj - fin -200 -300 -400 distance sur axe transversal AA (mm)
  37. 37. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Quantification rigidité apportée par le revêtement • Utilisation résultats d’un modèle Eléments finis (développé par L. Dieng) avec tôle nue de même épaisseur (10, 12 ou 14 mm), validé avec l’essai sur tôle 14 mm nue pour quantifier l’apport des revêtements BFUP car les tôles nues de même épaisseur n’ont pas été testées Béton BFUP treillis – BFUP goujons – bitumineux tôle 10 mm tôle 12 mm Réduction 8% 46% / 51% * 44% / 49% * flèche * Prise en compte sous-estimation du modèle EF
  38. 38. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Quantification rigidité apportée par le revêtement Béton BFUP treillis – BFUP goujons – bitumineux tôle 10 mm tôle 12 mm Réduction P 30 à 50% 56% / 60% * 64% / 67% * Réduction A 8 à 30% 36% / 52% * 33% / 51% * * Prise en compte sous-estimation du modèle EF
  39. 39. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Phénomènes observés tôle + BB • Effet de diffusion de la charge apporté par le revêtement BB -> diminution des flèches et des contraintes • Diminution de cet effet de diffusion au cours des essais car orniérage progressif (application d’une charge très forte toujours au même endroit) ! • Calage modèle tôle nue, OK en référence
  40. 40. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Phénomènes observés tôle + BFUP • Comportements des revêtements BFUP – Connexion imparfaite sur les deux corps d’épreuve (goujons ou treillis soudé). Glissement relatif BFUP tôle métallique entre connecteurs (vu sur les mesures de flèche et mesure de déformation) – Conséquence : fissuration fibre inférieure revêtement BFUP sous charges caractéristiques concentrées • évolution au cours des essais statiques, mais stabilité pendant les essais de fatigue • => 2 non linéarités à prendre en compte • Calcul en inertie fissurée et glissement relatif à prendre en compte pour être sécuritaire • Néanmoins  nettement réduit et  statique ≈ cyclique
  41. 41. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Evaluation des durées de vie • Utilisation des classes de détail EN1993-1-9 classes de détail proposés par Kolstein et courbes de Wöhler • Taux de contrainte maxi pour 2.106 cycles p limite A limiteClasse détail EC3 1-9 100 MPa 71 MPaClasse détail Kolstein 125 MPa 90 MPa
  42. 42. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Contraintes extrapolées • Sous chargement plaque A – 45 kN (valeur moyennée entre augets 2 et 3) P A Tôle nue 14 mm 53 MPa 67 MPa Tôle 14 mm + BB 37 MPa 53 MPa Tôle 10 mm + BFUP (treillis) 43 MPa 41 MPa Tôle 12 mm + BFUP (goujons) 22 MPa 33 MPa Classe détail EC2 1-9 100 MPa 71 MPa Classe détail Kolstein 125 MPa 90 MPa
  43. 43. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Estimation des durées de vie • Résultat établi à partir du modèle de charge de trafic numéro 4 de l’EC3 1-9 avec trafic longues distances • Simplification répartition transversale, la moitié des roues passent à l’axe entre deux augets
  44. 44. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Estimation des durées de vie • Tableau établi en utilisant les classes de détail de Kolstein. • Tableau établi à partir des mesures expérimentales après extrapolation • Résultats sévères pour la tôle 14 + BB (orniérage) Evaluation de la durée de vie sous un trafic longue distance (modèle 4 EC3 1-9) 140,00 120,00 >120 ans >120 ans >120 ans >120 ans 100,00 Durée de vie 80,00 sigma-P sigma-A 60,00 45,8 40,00 20,00 1,9 3,9 0,00 Tôle nue 14 Tôle 14 + BB Tôle 12 + BFUP (goujons) Tôle 10 + BFUP (treillis)
  45. 45. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Conclusion sur le revêtement BB • Effet de diffusion de la charge apporté par le revêtement BB (effet décroissant durant l’essai en raison d’un orniérage) – Réduction de la flèche – Réduction des contraintes de fatigue – Allongement de la durée de vie • Toutefois : – Participation dépendante de la Température – Entretien nécessaire –  reste faiblement diminué
  46. 46. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Conclusion sur les revêtements BFUP • Apport revêtement BFUP/ tôle d’épaisseur équivalent seule – Diminution de 45% des flèches – Diminution de 55% à 60% des contraintes de fatigue sur platelage – Diminution comprise entre 30 et 50% des contraintes de fatigue sur auget – Test fatigue 2 millions de cycles sans évolution du comportement • Connexion partielle, modélisation à poursuivre pour – Calibrer et justifier le gain sur  – Justifier la non évolutivité sous charge cyclique – Contrôler la micro-fissuration sous ELS caractéristique – Proposer une méthode de dimensionnement simplifié pour les cas pratiques
  47. 47. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Remerciements • Tous les partenaires du projet • Coordinateurs du projet : – Emilie Luankhot (Sétra puis Arcadis) – Christian Tessier (IFSTTAR) • L’équipe technique de la dalle d’essais, en particulier : – Céline Bazin – Joël Billo – Marc Estivin – Romain Lapeyrere – Ludovic Lauvin – Cyril Massotte – Jean-Claude Renaud • Calcul aux éléments finis – Lamine Dieng (IFSTTAR)
  48. 48. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Merci pour votre attention

×