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Surveiller,
diagnostiquer & renforcer
les structures précontraintes Journée Technique
Vendredi 25 septembre 2015
à l’Amphithéâtre de la SMABTP
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2
Pathologies de câbles de précontrainte extérieure
Du relevé aux préconisations
Bertrand Collin
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Problématique - Etude de cas
Infrastructure récente comprenant un grand linéaire de viaducs
à travées indépendantes avec tabliers à voussoirs préfabriqués
Plusieurs défauts constatés sur les organes de précontrainte
extérieure lors de l’inspection détaillée initiale
Recherche des causes
Evaluation des conséquences
Préconisations
3
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Viaducs
Très grand linéaire de viaducs
Caissons monocellulaires préfabriqués
Travées indépendantes avec 4 classes principales de longueur
(34 m, 44 m, 48 m, 50 m, 54 m)
Précontrainte
Précontrainte extérieure
de 2 x 2 à 2 x 3 câbles par travée
2 x1 câbles optionnels
Précontrainte intérieure : de 2 x 3 à 2 x 7 câbles
Caractéristiques principales
4
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Viaducs Caractéristiques principales - Géométrie
5
Demi coupe longitudinale Echelle : 1/100ème
Demi vue en plan Echelle : 1/100ème
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Viaducs
Caractéristiques principales - Géométrie
6
Coupe transversale type Echelle : 1/75ème
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Viaducs
Caractéristiques principales – Précontrainte extérieure
7
Précontrainte extérieure - Demi coupe longitudinale Echelle : 1/50ème
Précontrainte extérieure - Demi vue en plan Echelle : 1/50ème
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Viaducs
Caractéristiques principales – Précontrainte intérieure
8
Précontrainte intérieure - Demi coupe longitudinale Echelle : 1/50ème
Précontrainte intérieure - Demi vue en plan Echelle : 1/50ème
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Inspection détaillée initiale 9
Relevés et observations
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Observations
Vides d’injection
10
CLONG
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11 Observations
Renflements et
déformations en
hélice des gaines
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12
Renflements en hélice des gaines
Observations
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13
Gaine déchirée
Coulis apparent
Torons excentrés
Torons apparents non protégés
Renflements en hélice des gaines +
Observations
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Observations 14
Renflements en hélice des gaines +
Gaine déchirée
Coulis apparent
Torons excentrés
Torons apparents non protégés
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Observations 15
Gaines déformées / déchirées au niveau
des déviateurs
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Observations 16
Gaines déformées / déchirées au niveau
des déviateurs
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Observations 17
Gaines déformées / déchirées au niveau
des déviateurs
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Observations 18
Gaines déformées / déchirées au niveau
des déviateurs
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Observations - Résumé
Observations Détection / Relevé Paramètres relevés
19
Suspicion de vides d’injection
Fissures et épaufrures sur déviateurs
Renflements et déformations en hélice avec
déchirures, coulis et torons apparents
Gaine déformée et déchirée au niveau des
déviateurs
- avec coulis d’injection visible
- avec coulis d’injection visible et torons apparents
Joints entre éléments de gaine ouverts
Renflements et déformations en hélice
Martelage
Marquage sur gaine
- Localisation (travée / câble n° / partie de câble)
- Étendue (zonage, % de câbles affectés…)
Visuel
Martelage
Marquage sur gaine
- Localisation (travée / câble n° / partie de câble)
- Nombre / dimensions des renflements
- Distance entre renflements
- Etendue (zonage, % de câbles affectés…)
Visuel
Martelage
Marquage sur gaine
- Localisation (travée / câble n° / partie de câble)
- Nombre / dimensions des renflements
- Distance entre renflements
- Etendue (zonage, % de câbles affectés…)
- Etendue des déchirures
- Etat apparent du coulis d’injection et des torons
Visuel
Marquages
- Localisation (travée / câble n° / partie de câble)
- Type / Nombre / Dimensions des déformations
- Etat apparent du déviateur
visuel / marquage
visuel / marquage
+ état apparent du coulis d’injection
+ état apparent du coulis d’injection et des torons
Visuel
Marquage sur gaine
- Localisation (travée / câble n° / partie de câble)
- Aspect (net…), dimensions
Visuel
Marquage
- localisation
- relevé graphique de la fissuration
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Du relevé aux préconisations
Démarche
Recherche des causes possibles
Evaluation des risques potentiels
Diagnostic
Préconisations
Exploitation
Maintenance Corrective Préventive
20
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Recherche des causes possibles 21
Analyse documentaire
Hypothèses de calcul
Plans d’exécution
Historique et suivi de la construction
Analyse du contexte et des conditions d’exploitation
Recherche de défauts « liés »
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Recherche des causes possibles 22
Vides d’injection
Fissures et épaufrures sur déviateurs
Gaine déformée et déchirée au niveau des déviateurs
Joints entre éléments de gaine ouverts
Renflements et déformations en hélice
Défauts de mise en œuvre du coulis
- Mauvaise répartition des torons dans la gaine
- Mise en tension mal maîtrisée
- Torons cassés
- Torons non tendus
- Mise en tension prématurée
- Mauvais réglages
- Défauts de réalisation
- Gaine de mauvaise qualité
- Mise en précontrainte prématurée
- Chocs
Observations Causes possibles (non exhaustives)
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Evaluation des risques potentiels
Pour l’exploitation
Pour la tenue structurelle et pour la durabilité (100 ans ?)
Pour les budgets de maintenance
Actions correctives
Actions préventives
Nature des actions de surveillance
Périodicité
23
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Evaluation des risques potentiels 24
Modification de la répartition des tensions
Normal Anormal
Measurement of the standard deviation
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
85 98 111 124 137 154 163 176 189 202
Force (kN)
Nu
mb
er
of
str
an
ds
300.0
127.3
111.1
149.6
Step No.
Pressure (bar)
AVG force (kN)
Min force (kN)
Max force (kN)
14.0
Test 008-TR-121
s = 8.4 kN
Measurement of the standard deviation
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
85 98 111 124 137 154 163 176 189 202
Force (kN)
Nu
mb
er
of
str
an
ds
Pressure (bar)
Average force (kN)
Max force (kN)
Min force (kN)
16.0
Step No.
294.0
127.4
201.0
82.4
Test 008-TR-105
s = 34.5 kN
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Evaluation des risques potentiels 25
Corrosion fissurante sous tension et rupture
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Diagnostic - Objectifs 26
Recherche des causes des défauts
Evaluation de la gravité des défauts
Mise au point d’un plan d’action
Préconisations
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Exemple de contrôle complémentaire
Auscultation des câbles par gammagraphie Iridium
27
Diagnostic - Causes et gravité des défauts
Exemple de cliché
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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28
Exemple de contrôle complémentaire
Auscultation des câbles par gammagraphie Iridium
Diagnostic - Causes et gravité des défauts
Toron non tendu
Exemple de cliché au niveau d’un renflement de gaine d’un câble
Vide d’injection
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Construction d’un plan d’action 29
Evaluation de l’impact réel des défauts
Sur le fonctionnement
Sur la durabilité
Mise en place d’une surveillance particulière
Surveillance visuelle
Surveillance métrologique
Acquisition de données en statique et en dynamique
Contrôle de la géométrie globale et locale
Instrumentation adaptée
Périodicité des actions de surveillance
vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
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Préconisations 30
Réparations « simples » (entretien spécialisé)
Réparations structurelles
Modification du programme de maintenance
Inspection après réparations
Type et périodicité des actions de surveillance
Suivi visuel
Suivi géométrique
Instrumentation
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Qualification des personnels
Qualité de la Préparation
Qualité des relevés
1- Rôle fondamental de l’inspection
31
Conclusion - Du relevé aux préconisations
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Démarche générale à respecter
Adaptation permanente des moyens et des techniques
Prise en compte systématique du contexte et des
contraintes de l’exploitant
2- Méthodologie
32
Conclusion - Du relevé aux préconisations
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Conclusion - Du relevé aux préconisations
Déontologie et indépendance
Faisabilité et durabilité des solutions proposées
Importance du contrôle et du suivi préventif
3- Préconisations
33
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34
Merci de votre attention
Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes
Du relevé aux préconisations
Bertrand Collin