Prise en compte des Risques Sismiques pour les Ouvrages d Art

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1 Prise en compte des Risques Sismiques pour les Ouvrages d Art Renforcement des ouvrages d art par matériaux composites SADONE Raphaëlle, CETE de Lyon, DOA Crédit photo : Arnaud Bouissou/MEDDE Ministère de l'écologie, du Développement durable et de l Énergie

2 Les matériaux composites en Génie Civil Infrastructures soumises à de nombreux chargements accidentels (chocs, séismes) + Adaptation parfois nécessaire des structures existantes à l évolution des charges d exploitation ou des réglementations Nécessité d une réévaluation des ouvrages et d un renforcement de la structure afin : - d augmenter sa durée de vie - de remettre à niveau par rapport aux actions dynamiques non prévues initialement Une solution : Renforcement par Polymères Renforcés de Fibres (PRF) 2

3 Généralités sur les matériaux composites Fibres : résistance, rigidité Matrice poly mère : protège et lie les fibres, transfère les efforts - matrices thermoplastiques - matrices thermodurcissables (vinylesters, polyesters, époxy des,..) 3

4 Généralités sur les matériaux composites Différentes utilisations possibles pour les matériaux composites : Tissu de confinement : renforcement à la compression Tissu pour renforcement à l effort tranchant Système tissu sec : composite stratifié in situ avec résine époxy Renforts longitudinaux : renforcement à la flexion Système Plat pultrudé : composite fabriqué en usine puis collé sur la structure avec résine époxy 4

5 Généralités sur les matériaux composites Zones de discontinuité des renforts composites aux nœuds poteauxpoutres ou poteaux-semelles => nécessitent un ancrage des renforts composites. (Image Freyssinet) 5

6 Généralités sur les matériaux composites Avantages des matériaux composites : - faciles et rapides à mettre en œuvre, très bonne adaptabilité aux diverses géométries (tissu souple) - insensibles à la corrosion - légers, n apportent pas de masse à la structure => neutres vis-àvis du comportement dynamique - très bonnes caractéristiques mécaniques - selon l orientation des fibres, il est possible d améliorer le comportement dans une seule direction 6

7 Les compétences du CETE de Lyon Attention : les propriétés de ce type de matériaux appliqués in situ dépendent fortement : - des conditions de mise en œuvre - de la qualité de l'application CETE de Lyon, Département Laboratoire d Autun : Une ÉquipeRessource «Collage et Matériaux Composites» (partie opérationnelle) s appuyant sur l Équipe Recherche Associée «Collage Structural Matériaux Composites» 7

8 Les compétences du CETE de Lyon Moyens à disposition : Caractérisation mécanique: Essai sur joint à simple recouvrement (Méthode LPC N 72 Avril 2010) Dispositif d'essai de traction par pastillage (EN1542) Machine de cisaillement Presse Zwick de capacité 10kN (Essai de traction haltères de colle, essai de cisaillement interlaminaire AFGC, Essai de flexion 3 points NF EN ISO 178) Presse de compression hydraulique de capacité 3000kN (Essais Push-Out) Presse de flexion/compression de capacité 150kN Presse Zwick Traction par pastillage 8

9 L Equipe-Ressource «Collage et Matériaux composites» du CETE de Lyon Contrôle non destructif: Caméras thermiques Infrarouges Radar Sonde capacitive plane Matériel ultra-sons 9

10 L Equipe-Ressource «Collage et Matériaux composites» du CETE de Lyon Caractérisation physico-chimique: Laboratoire de chimie (extrait sec, teneur en cendres, masse volumique) Duromètre Shore D (NF EN ISO 868) Calorimètre à balayage différentiel (DSC) avec possibilité de modulation (NF EN ) Visco-analyseur (Dynamic Mechanical Analyseur) 10

11 Exemples d application en France et à l étranger En France, des exemples d ouvrages renforcés par matériaux composites de plus en plus nombreux (les premiers renforcements pas composites collés datent des années 1990) 2011 : Chantier du Scorff (Lorient) Sous traitance LR St Brieuc Procédé V2C (VSL) = tissu sec stratifié in situ Renforcement à l'intérieur du caisson 11

12 Exemples d application en France et à l étranger 2011 : Renforcement du Viaduc d accès Sud au pont de Saint-Nazaire renforcement Platine d ancrage Sous traitance LR Angers Durée chantier 30 mois environ 30 travées à renforcer Procédé V2C (VSL) Suivi de vieillissement prévu 12

13 Exemples d application en France et à l étranger 2012 : Passerelle du PL1 à Noves (Pipe-Line) Entre autres renforcements, renforcement de certaines piles sous sollicitations accidentelles (séismes) 13

14 Exemples d application en France et à l étranger et quelques ouvrages renforcés vis-à-vis du risque sismique à l étranger Renforcement du couronnement des piles vis-à-vis de l effort tranchant + augmentation de la ductilité des piles sur le Pont d Arroyo Quemado (Californie) Réhabilitation sismique du Knight Street Bridge (Canada), les têtes de piles de répondant plus aux exigences de conception parasismique de ColombieBritannique (Images Fibrwrap Construction France) 14

15 Point normatif EC8-3 : aborde uniquement l aspect chemisage par matériaux composites (effort tranchant + confinement) Guide AFGC : version actuelle de février 2011 traite du dimensionnement des matériaux composites de manière générale pour un renforcement vis-à-vis de la compression (confinement), de l effort tranchant ou de la flexion mais ne traite pas l aspect parasismique, ni certaines structures particulières (BP) GT AFGC travaille actuellement à la parution d un nouveau guide concernant des «Recommandations provisoires pour le renforcement parasismique» par matériaux composites, avec notamment la problématique du renforcement vis-à-vis de la flexion composée Guide du SETRA «Diagnostic et renforcement sismiques des ponts existants» à paraître 15