Rapport sur les causes techniques de l effondrement du viaduc de la Concorde

Transcription

1 Rapport sur les causes techniques de l effondrement du viaduc de la Concorde Annexe A3 Rédigé par : Jacques Marchand, ing., Ph.D. Eric Ouellet, ing. M.Sc. Richard Cantin, ing., Ph.D. Mai 2007

2 Service d Expertise en Matériaux (S.E.M) inc. 1400, boul. du Parc-technologique Bureau 203 Québec (Québec) G1P 4R7

3 2 TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES FENÊTRES D OBSERVATION OBSERVATIONS DES TROUS DE CAROTTAGE PRATIQUÉS SUR LE DESSUS DE LA CULÉE OUEST DONNÉES RECUEILLIES DANS LES FENÊTRES D OBSERVATION...10

4 3 1 FENÊTRES D OBSERVATION Afin de constater sur place la disposition des barres d armature, trois fenêtres d observation ont été pratiquées à proximité du joint sur la culée ouest du viaduc de la Concorde. La Figure A3-1 indique schématiquement les positions de ces trois fenêtres d observation. Deux fenêtres étaient situées sur la chaussée et la troisième sur la bande médiane. Dans la partie nord, la fenêtre était située au centre de la voie de circulation nord et dans la partie sud, elle était située au centre de la voie de circulation centrale. Les deux fenêtres sur la chaussée avaient une dimension d environ 1,6 m x 1,6 m alors que la fenêtre centrale était limitée à la bande médiane. La fenêtre pratiquée dans la voie nord a été agrandie d environ 1,6 m par 600 mm pour suivre une fissure le long du plan des barres #14. Elle a aussi été creusée sur la face nord pour permettre l observation d une fissure suivant le plan des suspentes. Les Figures A3-2 à A3-4 présentent une photographie de chacune des fenêtres réalisées. Culée ouest Fenêtre nord-ouest Site 9A (Nord -Ouest) Fenêtre centrale Autoroute 19 Fenêtre sud-ouest Site 9B (Sud -Ouest) Figure A3-1 Emplacement des fenêtres d observation

5 4 Figure A3-2 - Fenêtre nord-ouest Figure A3-3 - Fenêtre sud-ouest Figure A3-4 - Fenêtre centrale

6 5 Les mesures réalisées à l intérieur des fenêtres visaient à déterminer la profondeur relative des différentes barres par rapport à la surface. Dans le cas de la fenêtre centrale, les observations visaient surtout à voir s il existait une différence dans la disposition des barres à la jonction des parties nord et sud. Cette fenêtre était de plus petite dimension et un nombre moins élevé de mesures y ont été réalisées. La Figure A3-5 illustre de façon schématique les mesures relevées. Les résultats détaillés sont présentés à la section 3 du présent rapport. Figure A3-5 Dimensions mesurées pour les suspentes et les barres transversales et longitudinales De façon générale, les résultats obtenus démontrent que la partie supérieure des suspentes suit un plan incliné qui ne coïncide pas avec le plan horizontal des barres #14. Du côté nord, le point le plus bas des suspentes (suspente 2) est environ 140 mm plus bas que le dessus des barres #14. Du côté sud, cette différence représente environ 80 mm. On peut remarquer que la première rangée de suspentes est installée par-dessus les barres transversales #7 alors que le deuxième rang est installé sous les barres transversales. Lors des inspections des pièces de la culée est, nous avons pu observer que le premier rang de suspentes était situé plus bas que les barres #7. Étant donné que les suspentes devaient être soutenues par les barres #7, des barres supplémentaires ont dû être ajoutées afin de les retenir. Un détail complet des relevés des suspentes de la culée est (blocs CNE1, CSE3 et CSE4) est présenté dans le document intitulé Essais réalisés sur le site d entreposage de la rue Belgrand et relevé des opérations de dissection (voir Annexe A4). D après les mesures réalisées, les barres #14 situées dans la fenêtre nord-ouest s inclinent vers le bas en s approchant du joint, situation non-observée dans la

7 6 fenêtre sud-ouest. Les mesures ont aussi permis de constater que le point le plus haut des suspentes se situe à la même hauteur ou plus haut que les barres #14, ce qui n est pas le cas sur la culée est puisque le plan de rupture est situé entre les deux types de barres. Le creusage de la fenêtre nord-ouest a permis de détecter la présence d une large fissure longeant le plan déterminé par la partie supérieure des suspentes (Figure A3-6). Cette fissure est positionnée au même endroit que la surface de rupture de la culée sud-est. Figure A3-6 Fissure le long des suspentes dans la fenêtre nord-ouest (face nord) Nous avons remarqué la présence d une membrane d étanchéité le long du joint sur une distance d environ 600 mm du joint (Figure A3-7). Figure A3-7 Membrane détectée le long du joint dans la fenêtre sud-ouest

8 7 2 OBSERVATIONS DES TROUS DE CAROTTAGE PRATIQUÉS SUR LE DESSUS DE LA CULÉE OUEST Les sites de carottage 9A (nord-ouest) et 9B (sud-ouest) ont fait l objet d une inspection plus approfondie afin de détecter la présence éventuelle de fissures. Les carottes extraites de ces trous mesuraient de 600 à 700 mm de longueur et présentaient des fissures qui pouvaient être causées par le carottage ou qui pouvaient exister avant le carottage. La position des trous est indiquée à la Figure A3-8 et aux Tableaux A3-1 et A3-2. La position des discontinuités est résumée aux Tableaux A3-1 et A3-2. Nord Site 9A (Nord-Ouest) Culée Ouest Autoroute Site 9B (Sud-Ouest) Sud Figure A3-8 Emplacement des trous de carottage dans la culée ouest

9 8 Carotte Tableau A3-1 Discontinuités observées sur les carottes du site 9A Bordure Nord (mm) Distance Discontinuité à (mm) (profondeur cumulative) Joint (mm) Asphalte No. 1 No. 2 No. 3 No Carotte Tableau A3-2 Discontinuités observées sur les carottes du site 9B Bordure Nord (mm) Distance Discontinuité (mm) (profondeur cumulative) Joint (mm) Asphalte No. 1 No. 2 No. 3 No Les carottes ont été forées en au moins deux parties au moyen d un tube de forage de 325 mm de longueur. La présence d une discontinuité aux environs de 325 mm peut être due à l extraction de la carotte ou à une fissure existante. Le plan des barres #14 se situait à environ 200 mm de la surface et certaines discontinuités peuvent être liées à la présence de ces barres. Nous avons tout d abord procédé sur place à une inspection visuelle des trous de carottage, au moyen d une lampe de poche. Plusieurs fissures ont ainsi pu être détectées au niveau des barres #14 du côté du site 9A. Ce type de fissures est moins présent du côté du site 9B. Il a été possible de détecter d autres fissures dans les trous 1 et 4 du site 9A, à une profondeur correspondant aux

10 9 discontinuités situées à 365 et 342 mm. Ces trous sont situés respectivement à 1,6 m et 1,2 m du joint, au centre des voies nord et centrale de la travée nord. Une caméra a par la suite été introduite à l intérieur des trous afin d appuyer les constatations visuelles initiales. Toutefois, les conditions climatiques et les conditions d utilisation de la caméra n ont pas permis d obtenir des images de qualité. Les observations visuelles avaient permises de détecter une fissure dans le trou 6 du site 9A et le trou 4 du site 9B mais ces dernières observations n ont pu être confirmées par la caméra.

11 10 3 DONNÉES RECUEILLIES DANS LES FENÊTRES D OBSERVATION

12 11 Viaduc Concorde - Fenêtres d'observation Fenêtre Concorde-Ouest-Nord Barres longitudinales #14 # barre (N-S) H Barre #14 Fond H Barre #14 Bord Asphalte/ fond (W) Asphalte /bord (E) Bordure Nord Bordure Sud Barres répertoriées du Nord au Sud Distance Fond: 1220 mm du bord du porte à faux Distance Bord: 300 mm du bord du porte à faux Branche étriers 1 Branche étriers 2 # barre (N-S) H2 H1 L1 # barre (N-S) H4 H3 L Barres diagonales #6 Barres transversales #7 # barre (N-S) entrée dans béton Point plus haut # barre (N-S) H Barre #7 Nord H Barre #7 Sud Barres répertoriées d'est en Ouest 6 346

13 12 Viaduc Concorde - Fenêtres d'observation Fenêtre Concorde-Ouest-Sud Barres longitudinales #14 # barre (N-S) H Barre #14 Fond H Barre #14 Bord Asphalte/ fond (W) Asphalte /bord (E) Bordure Nord Bordure Sud * *La barre est relevée Barres répertoriées du Nord au Sud Distance Fond: 1220 mm du bord du porte à faux Distance Bord: 300 mm du bord du porte à faux Branche étriers 1 Branche étriers 2 # barre (N-S) H2 H1 L1 # barre (N-S) H4 H3 L Barres diagonales #6 Barres transversales #7 # barre (N-S) entrée dans béton Point plus haut # barre (N-S) H Barre #7 Nord H Barre #7 Sud

14 13 Viaduc Concorde - Fenêtres d'observation Fenêtre Concorde-Ouest-Centre Barres longitudinales #14 # barre (N-S) H Barre #14 Fond H Barre #14 Bord Asphalte/ fond (W) Asphalte /bord (E) Bordure Nord Bordure Sud Barres répertoriées du Nord au Sud Distance Bord: 300 mm du bord du porte à faux Branche étriers 1 Branche étriers 2 # barre (N-S) H2* H1 L1 # barre (N-S) H4 H3 L * Incluant 150 mm pour cornière de trottoir Barres diagonales #6 Barres transversales #7 # barre (N-S) entrée dans béton Point plus haut # barre (N-S) Prof. Barre Nord Prof. Barre Sud