L alcali-réaction sur le Pont de Térénez Historique et perspectives

Transcription

1 Journée COTITA Ouest, le 20 mars 2014 Déconstruction du Pont de Térénez L alcali-réaction sur le Pont de Térénez Historique et perspectives B. Thauvin, J.N. Lasbleiz, Département Laboratoire Régional de Saint-Brieuc B. Poulin, Département Infrastructures Mobilité Environnement et Risques

2 A l origine Entre 1782 et Les moines de Landévennec -1909: Bac à vapeur ou pont suspendu? - Entre 1913 et 1925: construction du pont suspendu

3 A l origine Le 1er pont de Térénez - Piles et pylônes: 68m -38m au dessus de l Aulne -350 m de longueur L un des premiers et des plus beaux ponts suspendus de France Le plus grand d Europe -Le 3 septembre 1944, les allemands font sauter l ouvrage!

4 A l origine Entre 1949 et 1952 : la reconstruction et la naissance du 2ième Pont de Térénez Entre 1914 et 1915 Entre 1923 et 1925 Entre 1949 et 1952 Entre 1923 et 1925 Adaptation entre 1949 et 1952

5 Le 2ième Pont de Térénez Viaducs Viaducs d accès: d accès: Tablier: - Pont à- Ouvrage poutres -sous en maçonnerie chaussée (RG (RG)et RD) Travée suspendue: 272m - 36,70m - 51m - Chaussée: 6m - Travées de rive dissymétriques - Poutres de rigidité (h=4,2m) à triangulation WAREN double Pylônes: - En béton armé - 36m de hauteur - Prévus «flexibles» Suspension: 2 traverses rigides - Câbles-porteurs continus - S appuient sur ancienne maçonnerie - 19 torons / Profil hexagonal - Flèche des câbles: 30,2m - 29 suspentes (barres)

6 Le 2ième Pont de Térénez Souvent en travaux - Dès 1959: réparation des voiles des massifs d ancrage /64: remise en peinture tablier et suspension /70: nouvelle réparation des massifs d ancrage & 1989: changement des suspentes : changement des appareils d appui - Y compris les parties d origine

7 Le 2ième Pont de Térénez Souvent en travaux - Dès 1959: réparation des voiles des massifs d ancrage /1964: remise en peinture tablier et suspension & 1989: changement de la suspension : changement des appareils d appui - Et les parties d origine Travaux réalisés en 1995

8 Les pylônes Aujourd hui

9 Les pylônes La fissuration - En 1963: constat des 1ières fissures (RG) -1974: 1ières interrogations et premières investigations (SETRA/LCPC) (RG) -1974: apparition de fissures en RD -1980: interrogation sur la fissuration maillage anarchique du sommier (RG) : diagnostic d alcali-réaction confirmé par le LCPC -1994: prélèvement d une carotte pour essai d expansion résiduelle

10 Les pylônes Essai d expansion résiduelle (10/02/1994) - Prèlèvement d une carotte horizontales de 40 cm dans le ½ pylône amont rive gauche - La carotte est séparée en 2 éléments de 20 cm - Essai selon MLPC n 44 pdt 3 ans Béton «parement» Expansion modérée Béton «à coeur» Expansion importante

11 Les pylônes Le traitement de la fissuration , 1993, 1999: mise en peinture, ragréage, calfatage, injection fissures

12 Les pylônes Le traitement des pylônes en 1999 (RG et RD) Cerclage en TFC Pour soulager l ouvrage au moins pour quelques années - 15,5% de gain sur la contrainte dans les aciers - 0,05Mpa de contrainte de confinement

13 Les pylônes Le traitement du sommier d appui (RG) en 2001

14 Les pylônes Le traitement du sommier d appui (RG) en 2001 Corsetage béton précontraint

15 Les pylônes Nouvelle campagne TFC en 2006 Pylône Rive Gauche Photo 2008 Photo 2008

16 Un ouvrage sous surveillance A partir de 1994: surveillance renforcée En 1998: décision de construction d un nouveau pont Depuis 2001: haute surveillance (télésurveillance) Rotation longitudinale Allongement base longue Ouvertures de fissures Centrale d acquisition Température et vent Épreuve de chargement Gonflement pylônes Rotation piles

17 Un ouvrage sous surveillance Gonflement des pylônes Distancemètre à fil invar depuis 1990 Rive gauche (vers Crozon) ½ pylône Amont A B ½ pylône Aval Aulne ½ pylône Amont C D ½ pylône Aval Rive droite (vers Le Faou)

18 Un ouvrage sous surveillance Gonflement des pylônes Distancemètre à fil invar depuis 1990 Bases horizontales (1990) Bases Verticales (1997) ½ pylône Amont Rive Gauche

19 Un ouvrage sous surveillance Gonflement des pylônes Bases horizontales Sur un même ½ pylône : des différences de gonflement important d une face à l autre (jusqu à x8) Sur les 2 ½ pylônes, gonflement maximum sur les faces rive gauche Entre les 2 ½ pylônes, rapport de ~ 3 entre les valeurs de gonflement Influence de l exposition aux intempéries (vent, pluie) sur le phénomène TFC ½ pylône amont rive gauche TFC ½ pylône aval rive gauche TFC TFC

20 Un ouvrage sous surveillance Gonflement des pylônes Bases verticales Phénomène de gonflement présent mais moins marqué que sur les bases horizontales Les efforts de compression dus aux descentes de charges (câbles porteurs) s opposent au gonflement dans cette direction

21 Un ouvrage sous surveillance Gonflement des pylônes Exploitation des mesures de distancemètre ½ pylône Face Base W k S r ε c ε s,max Rive gauche Amont Rive gauche Amont A3 A4 0,4 0, ,50 0,44 0,57 0,24 Rive droite A1 0, ,28 0,60 Aval A2 0, ,11 0,66 Rive gauche Aval Rive gauche Amont B3 B4 0,6 0, ,16 / 0,52 / Rive droite B1 0, ,11 0,56 Aval B2 0, ,02 0,34 W k : Ouverture moyenne des fissures en mm (relevées en 1998) S r : Espacement moyen entre les fissure en mm (relevé en 1998) ε c : Allongement moyen du béton en % (relevé distancemètre 2006) ε s,max : Allongement maximum des armatures horizontales (cadres)

22 Un ouvrage sous surveillance Modélisation Objectifs : - Évaluation des contraintes dans le béton et les aciers - Prédiction de l endommagement - Gonflement libre d un béton atteint de RAS sur une courbe en «S» - Courbe spécifique de chaque béton - Caractérisé par 3 paramètres : β : amplitude max du gonflement τ c : temps caractéristique (T, Hr) τ l : temps de latence (T, Hr)

23 Un ouvrage sous surveillance Modélisation ε(t, T,Hr) ε? 1994 Essai d expansion résiduelle (T =38 C, Hr=100%) ε c (t o )? Calibration de la loi à l aide d un logiciel aux EF (CESAR- LCPC, Alka) : détermination des paramètres qui permettent de minimiser les écarts entre courbe calculée et les mesures 1990 à 1999 : Suivi distancemétrique β = 0,41% (allongement maximal ε ) τ c = 190 j τ l = 220 j ε c (t o:1994 ) = 0,31% t o En 1994, l expansion due à l alcali-réaction a atteint 75% de potentiel de gonflement. t

24 Un ouvrage sous surveillance Modélisation Modèle géométrique Modèle mécanique - Charge de service en tête de pylône (câbles porteurs) - Poids propre du pylône négligé (~3% charges) - Ev = 9000 Mpa, V = 0,2 - Densité : 2500 kg/m² Modèle thermique Gonflement différentiel du au gradient thermique négligeable => T uniforme dans les sections (12 C) Modèle hydrique - Hypothèse sur le coefficient de diffusion hydrique du béton - Plusieurs cas étudiés - Hr # sur chaque face soit identique - # Conditions initiales

25 Un ouvrage sous surveillance Modélisation Hypothèses : - Comportement chemo-élastique du béton - Comportement élastique des armatures - Adhérence parfaite entre armatures et béton État de contraintes dans les armatures Cadres du pylône Cadres de l entretoise Armatures de liaison Source : Kefei Li, 2002

26 Un ouvrage sous surveillance Modélisation - Niveaux de contraintes calculées surestimés (hypothèses) : - Adhérence totale béton / armatures - Modèle élasto-plastique - Non prise en compte de l endommagement réel du béton - Méconnaissance de l état hydrique du béton - Impact de l alcali-réaction sur le taux de travail des armatures - Perte d efficacité des armatures pour confiner le béton - Influence de l exposition du béton sur les gonflements

27 Perspectives Ouvrage emblématique de l alcali-réaction : - un des 1ers ouvrages détecté en france, - niveau d intensité de la réaction Intérêt pour la communauté scientifique : - suivi du gonflement sur 24 ans - Modélisation et prédiction du gonflement Déconstruction de l ouvrage Opportunité majeure pour poursuivre le suivi de cet ouvrage et progresser dans la compréhension du phénomène Accord du CG29 pour intégrer au marché de déconstruction la récupération d un élément de pylône

28 Perspectives ½ pylône amont rive gauche Poursuite du suivi du gonflement : - Gonflement maximum? - Effet de la libération de contrainte? - Endommagement des armatures?

29 Perspectives Campagne de prélèvements (novembre 2013) - 11 carottes (de 30 à 35 cm) - Réparties sur les 4 ½ pylônes et sur différentes faces -Expansion résiduelle -Module d Young (E) -Examen au MEB Objectifs : - Étude de l hétérogénéité de l endommagement du béton et du développement de l alcali-réaction - Raffinement de la modélisation + Retour d expérience sur les techniques de traitement

30 Asuivre