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Les procédés d’investigation surles ouvrages enbéton armé

Colloque Le Pont 2018

Nicolas Bessoule

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Préambule

AUSCULTATION INGÉNIERIEAnalyse DOA,

Analyse structurelle, Recalcul

INSPECTIONVisite annuelle, quantifiée,

inspection détaillée

DIAGNOSTIC

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I. Les méthodes d’auscultation

Une classification

Méthodes de terrain Méthodes de laboratoire

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Structure Matériau en place Prélèvements

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I. Les méthodes d’auscultation

1. Méthodes de terrain / Structure

Objectif de l’auscultation de la structure :Analyser le fonctionnement réel d’un ouvrage ou d’une partie d’ouvrage, à vide ou sous chargement (identifier les causes d’une anomalie, confirmer la justesse d’un modèle de calcul)

Types de méthodes utilisées :• Mesures de déformations générales et de mouvements

• Mesures de forces (réactions d’appui)

• Mesures locales de fonctionnement

• Essais statiques de chargement

• Essais dynamiques

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I. Les méthodes d’auscultation

Moyens, outils d’investigations :• Topométrie

• Métrologie

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1. Méthodes de terrain / Structure

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I. Les méthodes d’auscultation

A consulter :

1. Méthodes de terrain / Structure

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I. Les méthodes d’auscultation

A consulter :

1. Méthodes de terrain / Structure

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I. Les méthodes d’auscultation

A consulter :

1. Méthodes de terrain / Structure

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I. Les méthodes d’auscultation

Une classification

Méthodes de laboratoireMéthodes de terrain

PrélèvementsStructure Matériau en place

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I. Les méthodes d’auscultation

2. Méthodes de terrain / Matériau en place

Objectif de l’auscultation du matériau :Apprécier l’état, les propriétés des matériaux en place et/ou reconnaître la configuration de la structure (identifier les causes d’une anomalie, collecter les données d’entrée pour un recalcul)

Types de méthodes utilisées :

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Ondes mécaniques

▪ Ultrasons

▪ Tomographie

▪ Impact-écho

▪ Admittanceacoustique

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Electromagnétiques

▪ Pachomètre

▪ Radar

Autres

▪ Thermographie IR

▪ Scléromètre

▪ Essai d’adhérence

▪ Sondage destructif

●●●

Electriques et électrochimiques

▪ Résistivité électrique

▪ Potentiel de corrosion

▪ Vitesse de corrosion

Méthodes d’auscultation du matériau en place

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I. Les méthodes d’auscultation

2. Méthodes de terrain / Matériau en place

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A consulter :

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I. Les méthodes d’auscultation

2. Méthodes de terrain / Matériau en place

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A consulter :

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I. Les méthodes d’auscultation

2. Méthodes de terrain / Matériau en place

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A consulter :

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I. Les méthodes d’auscultation

Une classification

Méthodes de laboratoireMéthodes de terrain

Matériau en placeStructure Prélèvements

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I. Les méthodes d’auscultation

3. Méthodes de laboratoire / Prélèvements

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Objectif des essais et analyses sur prélèvements :Caractériser les propriétés des matériaux (béton, acier) et/ou détecter la présence de pathologies (collecter les données d’entrée pour un recalcul, identifier les causes de désordres observés sur l’ouvrage)

Types de méthodes utilisées :

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Essais mécaniques▪ Résistance à la compression

simple

▪ Résistance à la traction

▪ Module d’élasticité

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Méthodes d’auscultation sur prélèvements

Mesures physiques▪ Porosité, densité

▪ Profondeur de carbonatation

▪ Vitesse de propagation du son, résistivité

▪ Perméabilité au gaz, à l’eau

▪ Coefficient de diffusion des chlorures

Analyses chimiques▪ Dosage des ions chlorures, sulfates

▪ Dosage en alcalins

▪ Mesure du taux d’hydratation et pH

▪ Estimation du dosage en ciment

▪ Analyses IRTF, ATG, DRX

Observations microscopiques▪ Microscope optique

▪ Microscope électronique à balayage

▪ Test à l’acétate d’uranyle

Essais vieillissement accéléré

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I. Les méthodes d’auscultation

3. Méthodes de laboratoire / Prélèvements

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A consulter :

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I. Les méthodes d’auscultation

3. Méthodes de laboratoire / Prélèvements

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A consulter :

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II. Le programme d’auscultationLa situation

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II. Le programme d’auscultationLa situation

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?

?

!

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II. Le programme d’auscultationDe l’auscultation au diagnostic

Question :

Comment choisir les méthodes d’auscultation adéquates pour réaliserun diagnostic pertinent ?

Réponse :

En s’appuyant une méthode de diagnostic

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II. Le programme d’auscultationLes méthodes de diagnostic / comment les mettre au point ?

Littérature

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II. Le programme d’auscultationLes méthodes de diagnostic / comment les mettre au point ?

A consulter :

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II. Le programme d’auscultationLes méthodes de diagnostic / comment les mettre au point ?

A consulter :

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II. Le programme d’auscultationLes méthodes de diagnostic / comment les mettre au point ?

A consulter :

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II. Le programme d’auscultationLes méthodes de diagnostic / comment les mettre au point ?

Littérature AMO conseil

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II. Le programme d’auscultation

les bonnes techniques, aux bons endroits, en nombre suffisant

Le pré-diagnostic

Analyse du DOA

Examen IDP

récente

Pré-diagnostic

Programme auscultation

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Objectif :

Formuler des hypothèses sur l’origine probable (ou les origines probables)des désordres observés, afin d’orienter correctement le diagnostic

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II. Le programme d’auscultation

Pathologie suspectée Pathologie avérée

Diagnostic MATERIAUXvieillissement, dégradation

du béton armé

▪ Nature ?▪ Intensité ?▪ Etendue ?

▪ Potentielévolutif ?

▪ Solution de réparation ?

▪ Incidence sur la résistance ?

▪ Analyse du mode de fonctionnement réel de la structure (ou d’un élément)

▪ Reconnaissance de la structure (géométrie, ferraillage)

▪ Evaluation de la capacité portante

Diagnostic STRUCTURELfissuration excessive, déformation anormale,

mouvement du tablier, etc

Le pré-diagnostic / Orienter le diagnostic : les 2 grands axes

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOL’ouvrage

18 m

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4,4 m

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLa surveillance

Colloque Le Pont 2018

1988

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLa surveillance

Colloque Le Pont 2018

1993

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLa surveillance

Colloque Le Pont 2018

1993

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLe pré-diagnostic

Analyse du dossier d’ouvrage :

• Traverse : élancement très important(1/33ème pour une plage courante de 1/20 – 1/25ème)

• Culées : conception inhabituelle, avec les murs en retours encastrés dans lespiédroits (formant un ensemble monolithique très rigide)

Colloque Le Pont 2018

Analyse des inspections de 1988 et 1993 :

• Augmentation significative de la fissuration de la dalle en flexion

• Apparition d’une déformation de la dalle

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLe pré-diagnostic

Analyse du dossier d’ouvrage :

• Traverse : élancement très important(1/33ème pour une plage courante de 1/20 – 1/25ème)

• Culées : conception inhabituelle, avec les murs en retours encastrés dans lespiédroits (formant un ensemble monolithique très rigide)

• Dimensionnement : mené comme pour un portique classique, avec despiédroits flexibles

Colloque Le Pont 2018

Analyse des inspections de 1988 et 1993 :

• Augmentation significative de la fissuration de la dalle en flexion

• Apparition d’une déformation de la dalle

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPO

Un recalcul pour :

• Contrôler que le comportement observéde l’ouvrage est cohérent compte tenu dela conception

• Evaluer le degré de sécurité réel, comptetenu du ferraillage en place dans latraverse et les zones d’encastrement

Un essai de chargement, pour corréler les résultats du calcul avec les déformées de la traverse mesurées sur site

Vers un diagnostic structurel

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AUSCULTATION

INGÉNIERIE

INSPECTION

Inspection détaillée

Insp. exceptionnelle

Analyse DOA

Recalcul

Structure

Matériau en place

Prélèvements

Pré-diagnostic

DiagnosticSTRUCTUREL

Colloque Le Pont 2018

39 Colloque Le Pont 2018

III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLe pré-diagnostic / la suite

1997

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPO

Colloque Le Pont 2018

Première étape : identifier la nature de la pathologie (RAG ou RSI ?)

Programme :

• Sur terrain : prélèvements d’éprouvettes de béton par carottage, aprèsdétection du positionnement des armatures /

• En laboratoire : test à l’acétate d’uranyle / dosages des sulfates / MEB ?

Verdict : RSI

Vers un diagnostic matériaux

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPO

Colloque Le Pont 2018

Seconde étape : évaluer le potentiel de réaction

• En laboratoire : essais de gonflement à 52 semaines

• Sur terrain : mise en place de trièdres pour être en mesure de qualifier la vitessed’évolution

Vers un diagnostic matériaux

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AUSCULTATION

INGÉNIERIE

INSPECTION

Inspection détaillée

Insp. exceptionnelle

Analyse DOA

Recalcul

Structure

Matériau en place

Prélèvements

Pré-diagnostic

DiagnosticMATERIAUX

DiagnosticSTRUCTUREL

Colloque Le Pont 2018

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III. Un exemple – Auscultation d’un PIPOLe diagnostic / la suite

Colloque Le Pont 2018

2012

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AUSCULTATION

INGÉNIERIE

INSPECTION

Inspection détaillée

Insp. exceptionnelle

Analyse DOA

Recalcul

Structure

Matériau en place

Prélèvements

Pré-diagnostic

DiagnosticMATERIAUX

DiagnosticSTRUCTUREL

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2019

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Pour conclure – à boucler

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FIN