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
Service d Expertise en Matériaux (S.E.M) inc. 1400, boul. du Parc-technologique Bureau 203 Québec (Québec) G1P 4R7
2 TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES...2 1 FENÊTRES D OBSERVATION...3 2 OBSERVATIONS DES TROUS DE CAROTTAGE PRATIQUÉS SUR LE DESSUS DE LA CULÉE OUEST...7 3 DONNÉES RECUEILLIES DANS LES FENÊTRES D OBSERVATION...10
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
4 Figure A3-2 - Fenêtre nord-ouest Figure A3-3 - Fenêtre sud-ouest Figure A3-4 - Fenêtre centrale
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
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
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 3 2 1 Site 9A (Nord-Ouest) 6 5 4 9 8 7 Culée Ouest Autoroute 19 3 2 1 Site 9B (Sud-Ouest) 6 5 4 9 8 7 Sud Figure A3-8 Emplacement des trous de carottage dans la culée ouest
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. 4 1 2438 1524 111 263 365 483 678 2 2438 3048 104 189 349 592 3 2438 4572 97 171 216 334 566 4 6096 1219 106 342 652 5 6096 2743 98 248 553 726 6 6096 4267 96 431 741 7 8992 1524 80 338 678 8 8992 3048 76 165 318 609 9 8992 4572 86 343 691 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. 4 1 1549 1524 111 238 573 2 1549 3048 96 337 675 3 1549 4572 108 209 345 676 4 5461 1524 117 195 337 683 5 5461 3048 103 252 484 586 742 6 5461 4572 123 209 338 657 7 9373 1524 106 322 666 8 9373 3048 101 301 611 9 9373 4572 109 260 611 599 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
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.
10 3 DONNÉES RECUEILLIES DANS LES FENÊTRES D OBSERVATION
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) 1 223 247 Bordure Nord 90 95 2 221 237 Bordure Sud 103 107 3 224 247 4 219 242 5 221 243 6 221 253 7 222 245 8 219 249 9 223 250 10 224 251 11 12 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 L2 1 235 213 400 1 341 294 425 2 252 214 450 2 368 308 425 3 240 232 450 3 375 303 425 4 285 234 450 4 379 306 425 5 256 222 450 5 360 287 425 6 305 233 550 6 356 296 350 7 240 221 375 7 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 1 432 343 1 294 295 2 411 350 2 330 330 3 426 352 3 285 282 4 425 4 275 278 5 415 324 Barres répertoriées d'est en Ouest 6 346
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) 1 160 181 Bordure Nord 100 120 2 154 161 Bordure Sud 125 113 3 150 162 4 150 160 5 146 150* *La barre est relevée 6 155 170 7 165 163 8 168 173 9 170 165 10 171 171 11 181 12 171 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 L2 1 220 185 400 1 262 220 400 2 208 181 400 2 231 210 400 3 203 180 400 3 241 215 400 4 196 182 400 4 243 210 400 5 199 177 400 5 249 210 400 6 210 181 400 6 255 215 400 7 181 182 400 7 215 400 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 1 250 1 238 235 2 322 254 2 259 241 3 342 246 3 205 214 4 260 4 204 211 5 5 190 190 6
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) 1 197 Bordure Nord 120 2 208 Bordure Sud 3 190 4 188 5 187 6 190 7 188 8 185 9 195 10 193 11 12 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 L2 1 368 190 400 1 2 370 192 400 2 3 394 186 400 3 4 393 194 400 4 5 392 150 400 5 6 355 160 400 6 7 7 * 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 1 1 344 330 2 2 345 343 3 3 4 4 5 5 6