Indicateurs d état visuels pour l évaluation des structures en béton armé

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1 1 opération de recherche 11R082 Indicateurs d état visuels pour l évaluation des structures en béton armé Benoit Thauvin CETE de l Ouest, Département Laboratoire de Saint-Brieuc ERA n 37 2 février 2012

2 2 Introduction Surveillance des ouvrages : Niveau 1 : Niveau 2 : Niveau 3 : Niveau 4 : Inspection visuelle Diagnostic (investigations, instrumentations, etc.) Évaluation (recalculs) Programmation d actions (entretien, réparation, renforcement) Évaluation de le performance (intégrité structurale, aptitude au service) Informations qualitatives, incomplètes, imprécises (subjectivité) Déploiement de techniques spécialisées et contraignantes Outils d évaluation intermédiaires (visuels et quantitatifs)

3 3 Introduction Relevé de désordres sur un intrados de pont dalle en béton armé Mode d évaluation quantitative?

4 4 Objectifs Méthodologie d évaluation visuelle Évaluation et suivi des dégradations des structures en béton armé Aller au delà du simple relevé exhaustif des désordres (inspections détaillées) Évaluation quantitative et normalisée A partir d indices d endommagement Mesures directes simples in situ Structures dégradée par la corrosion des armatures Structures présentant des fissures liées à la flexion

5 5 État de l art Méthodes d évaluation visuelle globale Ex : Méthode IQOA (classement en 1, 2, 2E, 3 ou 2U) Traduisant le fonctionnement normal du matériau béton armé, espacées d une trentaine de cm et d ouverture moyenne inférieure à 0,3 mm Sèches Avec venues d eau et/ou accompagnées d efflorescences Résultant de sollicitations excessives, espacées d une dizaine de cm et/ou d ouverture supérieure à 0,3 mm 1 2E 3 à 3U Fissuration de flexion

6 6 État de l art Méthodes d évaluation visuelle globale Ex : Méthode IQOA (classement en 1, 2, 2E, 3 ou 2U) 58. Amorce d éclatement de parement sans armatures apparente Localisée Étendue 59. Ecaltement(s) localisé(s) de béton avec mise à nu d armatures principales 59.1 Sans réduction notable des sections Avec réduction importante des sections et/ou rupture 2 à 3* * Selon la surface cumulée des éclatements, rapportée à la surface de la dalle et selon la diminution de section des armatures Dégradations liées à la corrosion des armatures

7 7 État de l art Méthodes d évaluation visuelle ciblée Ex : Méthode de Kuba (1998) Niveau de gravité Appréciation de l état Bon Acceptable Endommagé Mauvais Etat alarmant Dégradations de la structures inspectée Fines fissures superficielles, absences de traces de corrosion et de dégâts visibles Fines fissures dues à la corrosion, zones humides, taches de corrosion, écaillage local Fissures, zones humides, armatures mises à nu, réduction non significative de la section (<10%) Fissures, zones humides, armatures visibles, pertes de section significatives (>10%) La sécurité est compromise Dégradations liées à la corrosion des armatures

8 Méthodologie Corrosion des armatures 8 État d avancement de la dégradation (AV i ) Intensité de la dégradation (I i ) Étendue et dispersion (ED i ) Implantation d un axe d évaluation A Relevé de toutes les dégradations interceptant l axe d évaluation [Mètre ruban, fissuromètre, appareil photo + pachmètre si possible]

9 9 Méthodologie Corrosion des armatures État d avancement de la dégradation AV i Niveau d avancement AV0 Désordres observés Aucun désordres symptomatique de corrosion AV1 AV1 «Fissuration» - Fissuration suivant sensiblement le schéma de ferraillage - Fissuration isolée avec trace de rouille AV2 «Eclats» - Eclats de béton en préparation AV2 Eclats de béton laissant apparaître : AV3 «Armatures visibles» - Oxydation superficielle - Perte de section - Rupture ou disparition AV2

10 Méthodologie Corrosion des armatures 10 État d avancement de la dégradation AV i A1 : AV1, AV3 A2 : AV1, AV2, AV3 A3 : AV1, AV2

11 Méthodologie Corrosion des armatures 11 État d avancement de la dégradation AV i A1 : AV1, AV3 A1

12 Méthodologie Corrosion des armatures 12 État d avancement de la dégradation AV i 10 ans 25 ans 50 ans 75 ans 125 ans

13 Méthodologie Corrosion des armatures 13 Pour AV1 : «Fissuration» Intensité de la dégradation I 1 I 1 = 0,4 mm I 1 = W tot_cumulée / Nbre_fissures

14 Méthodologie Corrosion des armatures 14 Pour AV1 : «Fissuration» Étendue et dispersion ED 1 ED 1 = 0,7 Ea = 20 cm EFm = 31 cm ED 1 = E a / EF m E a : Espacement entre armature EF m : Espacement moyen entre fissure

15 Méthodologie Corrosion des armatures 15 Pour AV2 : «Éclats de béton en formation» Intensité I 2 w1 W = w1+w2 I 2 = 0,1 mm w2 Axe de mesure I 2 = W tot_cumulée /Nbre_eclat

16 Méthodologie Corrosion des armatures 16 Pour AV2 : «Éclats de béton en formation» Etendue et dispersion ED 2 ED 2 = 0,5 L l Axe de mesure ED 2 = ΣL / Nombre_eclat ED 2 = E a / EE m E a : Espacement entre armature EE m : Espacement moyen entre éclats

17 Méthodologie Corrosion des armatures 17 Pour AV3 : «Armatures apparentes» Intensité I 3 I 3 = 21% I 3 = S cumulée / N aa S cumulée : Perte de section totale cumulée N aa : Nombre d armatures apparentes

18 Méthodologie Corrosion des armatures 18 Pour AV3 : «Armatures apparentes» Étendue et dispersion ED 3 ED 3 = 0,3 Ea = 10 cm L l Axe de mesure ED 3 = ΣL / N aa ED 3 = E a / EAA m E a : Espacement entre armature EAA m : Espacement moyen entre armatures apparentes

19 19 Méthodologie Corrosion des armatures AV1 I 1 = W tot_cumulée / Nbre_fissures ED 1 = E a / EF m AV3 I 2 = W tot_cumulée /Nbre_eclat I e AV2 AV1 AV2 ED 2 = E a / EE m ED 2 = ΣL / Nombre_eclat I 3 = S cumulée / N aa AV3 ED 3 = E a / EAA m ED 3 = ΣL / N aa

20 Méthodologie Fissuration de flexion 20 L f : Longueur fissurée L axe : Longueur de l axe L axe = k. L(M<0) L axe ~ 0,2 à 0,25 portée Travée de pont dalle en béton armé

21 21 Méthodologie Fissuration de flexion = (W m, EF m ) Ouverture des fissures Espacement entre fissures W m EF m Comportement normale ou anormale de la dalle en béton armé Suivi dans le temps : Détection d une évolution anormale du fonctionnement Lien possible avec la ré-ingénierie : -Longueur de zone fissurée (L f ) à comparer à la longueur de fibre inférieure tendue -Évaluation de la déformation élastique (et plastique) à partir des espacements -Approche fiabiliste, actualisation bayésienne : Évaluation de l indice de fiabilité

22 Méthodologie Fissuration de flexion 22 Intérêt pour les ouvrages mixtes : suivi de la fissuration de hourdis

23 Méthodologie Fissuration de flexion 23 Intérêt pour les ouvrages mixtes : suivi de la fissuration de hourdis A

24 24 Conclusions Méthodologie d évaluation visuelle : Structures dégradées par la corrosion des armatures Structure présentant de la fissuration de flexion (dalle en béton armé Basée sur la mesure d un indice d endommagement Ie Quantifiée et normalisée Simple et sans matériels spécifiques Évaluation et suivi des dégradations Détection d anomalies ou d évolution anormale Comparaison, hiérarchisation d ouvrages (parties, zones) Enrichissement et ciblage des actions de surveillance

25 Perspectives Structures dégradées par la corrosion 25 Ré-ingénierie des structures dégradées : - Approche fiabiliste : Φ = f(w) - Lien entre ouvertures de fissures et perte de section des armatures (modélisation / expérim.) L. Adélaïde, B. Richard 2010, V. Bouteiller (IFSTTAR) Amélioration des techniques d inspection : Apport de l analyse et du traitement d images OR «Détection des fissures d ouvrages d art», V. Baltazart (IFSTTAR)

26 26 Merci pour votre attention

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