SAINT BRIEUC - 10 ET 11 JUIN 2009
Projet de recherche européen PRÉCO - BEAM J. Berthellemy / Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 2/60
Originalité du projet Connexion directe d une tôle métallique découpée, avec une structure ou une dalle de béton armé Jacques BERTHELLEMY Page 3/60
Les précurseurs Perfobond ( F. Leonhardt ) Cete de l Est La précontrainte transversale est une option qui permet de mobiliser beaucoup plus de frottement Pont sur l Oise ( H. Grelu ) Maquette d essai réalisée à la demande du Sétra pour le pont sur l Oise Jacques BERTHELLEMY Page 4/60
Découpe préco Comporte des formes arrondies qui confinent le béton au contact de l acier, au milieu de forces et bielles comprimées ce qui permet de réduire le ferraillage, Les formes retenues pour les ponts, augmentent la durabilité en fatigue Photo J.M. Hottier Connecteur Mikti et son ferraillage pour un test push-out ( à noter les découpes à angles droits ) Ne comporte pas de perçages qui sont coûteux pour réaliser la connexion Mikti. Jacques BERTHELLEMY Page 5/60
Trois découpes retenues CL : la découpe la mieux adaptée aux ponts route ou ferroviaires Conception Sétra PZ : découpe intermédiaire classique Conception SSF & Partners SA : bâtiments ponts piétons Conception Arcelor - Mittal Jacques BERTHELLEMY Page 6/60
Les résultats de la plupart des essais sont maintenant disponibles Résistance ultime Endurance du béton armé Fatigue sur élément NPOT Fatigue sur poutre Feu Jacques BERTHELLEMY Page 7/60
Essais statiques À noter la ductilité satisfaisante Essais de résistance ultime du béton ( F caract = 388 kn / face ) Jacques BERTHELLEMY Page 8/60
Béton confiné sous triple étreinte Approche locale par éléments finis Approche théorique d ensemble à base de bielles et tirants Étude de la résistance par modèles Jacques BERTHELLEMY Page 9/60
Dimensionnement par tests EC0 section 5 ( 5.2 ) Confirmer l absence d effet Ruesch, Définir les frettages éventuels ( comme pour un ancrage de précontrainte ) Principe : Après 25 cycles entre 5% et 40% de la charge ultime, sans fissuration ni déformations, la résistance ultime maintenue 15 mn doit demeurer inchangée. Essais d endurance sous transfert de charge Jacques BERTHELLEMY Page 10/60
Presse pour les cycles préalables ( pilotée en force ) Presse pour valider la résistance ultime ( pilotée en déformée ) Essais d endurance sous transfert de charge Jacques BERTHELLEMY Page 11/60
Essais de Munich / course vérin Refaits en Pologne car sérieux doutes sur la validité des premiers mm. Essais d endurance sous transfert de charge Jacques BERTHELLEMY Page 12/60
béton 1 P ELU PRk 1_ CL / γ M = 0, 70 hd tw ξ γ M f ck Formule de Zapfe f ck ξ = désigne dans l'eurocode2 la résistance caractéristique en compression du béton en MPa, mesurée sur cylindre à 28 jours 72,7 MPa 1/2 et où γ est donné en annexe nationale soit en France γ M =1,25. M métal χ P ELU PM _ CL / γ M = bs tw γ M f y Et cette fois γ M =1,10. Règles de calcul proposées pour la forme CL Jacques BERTHELLEMY Page 13/60
Béton en traction P P / = f h ² ELU {[ ] } γ 1 γ Rk 2 _ CL M i ctk tc M où ρ i = 1+ ( E S / Ecm ) 1 ( ASq1 / Ad ) et où ς = 25,6 MPa 1 P ELU PRk 3 _ CL / γ M = 23, 4 Ad f ctk ρi γ M ς ρ f h avec f h ( 1,2 ( h /180)) 1 = d formule où h d intervient en mm. Ferraillage Condition sur A Sq1 Règles de calcul proposées pour la forme CL Jacques BERTHELLEMY Page 14/60
L essai NPOT de fatigue permet de cumuler traction générale et effet local Niveau de charge élevé destiné à faire apparaître des fissures de fatigue Fréquence de 4,5 Hz F varie entre 120 et 280 kn Rappel F_ELU_carac = 388 kn Essais de fatigue sur élément NPOT fatigue et endurance du béton Jacques BERTHELLEMY Page 15/60
La fissure sur la forme PZ influe sur la rigidité du spécimen vers 350 000 cycles Fréquence de 4,5 Hz F varie entre 120 et 280 kn Rappel F_ELU_carac = 388 kn FISSURE sur la forme PZ Pas de fissure pour la forme CL Essais de fatigue sur élément NPOT Jacques BERTHELLEMY Page 16/60
Essais de fatigue sur élément NPOT Jacques BERTHELLEMY Page 17/60
Fatigue confirmée par l examen au microscope électronique Essais de fatigue sur élément NPOT Jacques BERTHELLEMY Page 18/60
Essai de fatigue sur poutre Forme PZ Fissure ruinant la poutre ( rupture fragile ) Jacques BERTHELLEMY Page 19/60
Étude de la fatigue par modèle Jacques BERTHELLEMY Page 20/60
Classification vis-à-vis de l effet des σ longitudinales Étude de la fatigue par modèle Jacques BERTHELLEMY Page 21/60
Interprétation des essais NPOT ( Aster ) Étude de la fatigue par modèle Jacques BERTHELLEMY Page 22/60
Interprétation des essais NPOT ( Aster ) Étude de la fatigue par modèle Jacques BERTHELLEMY Page 23/60
Interprétation des essais NPOT ( Aster ) vm Iv2 Champ scalaire Dommage N=1/dommage normée signée 5,74 E-6 174 000 von Mises signée 8,28 E-6 121 000 cohérent avec les 350 000 cycles où la rigidité se réduit Étude de la fatigue par modèle Jacques BERTHELLEMY Page 24/60
Premières propositions de règles de calcul pour la forme CL ( clothoide ) Objectif : éviter l initiation de la fissure Différentes hypothèses de pression du béton, Interaction global-local Étude de la fatigue par modèle Jacques BERTHELLEMY Page 25/60
Essais de fatigue sur poutres avec la forme CL à prévoir. Conclusion concernant la fatigue : - Forme SA et PZ à proscrire si fatigue et donc pour les ponts - Disposition de la figure ci-contre avec âme en béton, à éviter avec métal tendu, sauf précautions particulières La forme CL permet de tripler le rayon à la tangence Jacques BERTHELLEMY Page 26/60
Applications possibles Coffrages préfabriqués Sécurité durant le montage à la grue Ponts cadres ouverts ( 12 à 40 m ) Le pont est dit intégral. Pas de joints de chaussée, ni d appareils d appui Connexion continue Cas spécifiques ( ponts à haubans ) Ponts mixtes bois-béton Jacques BERTHELLEMY Page 27/60
Projet pilote en Autriche Voirie secondaire de franchissement d une voie ferrée Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 28/60
Première découpe Pont de Vigaun Seconde découpe Jacques BERTHELLEMY Page 29/60
Membrures métalliques Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 30/60
Disposition des ferraillages Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 31/60
Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 32/60
Bétonnage des prédalles en atelier Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 33/60
Pose des poutres à la grue Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 34/60
Pont de Vigaun Jacques BERTHELLEMY Page 35/60
Exemple de conception envisageable Béton sous triple étreinte Ancrage ou boîte d ancrage d un pylône de pont à haubans Jacques BERTHELLEMY Page 36/60
Autoroute A15 1966 Cergy RD203 1969 poutres RN 184 1973 Connexion continue Jacques BERTHELLEMY Page 37/60
Cergy : excellent état de la dalle Connexion continue Jacques BERTHELLEMY Page 38/60
Conflans ( pont autoroutier RN184 ) excellent état de la dalle Connexion continue Jacques BERTHELLEMY Page 39/60
Autoroute A15 Connexion continue Jacques BERTHELLEMY Page 40/60
1986 1966 Connexion conventionnelle béton armé Connexion par frottement béton précontraint Connexion continue Autoroute A15 Jacques BERTHELLEMY Page 41/60
La connexion PRÉCO peut rendre à nouveau économiquement possible ce type de hourdis en permettant sa préfabrication. Connexion continue Jacques BERTHELLEMY Page 42/60
Élévation générale du pont intégral Permet d augmenter la portée des «PIPO» - économie des joints de chaussée - économie des appareils d appui Conception pour le Développement Durable : Réduit le risque de voir le tablier emporté par une crue Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 43/60
Exemples de brèches adaptées Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 44/60
Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 45/60
Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 46/60
Jacques BERTHELLEMY Page 47/60 Projet Pilote du Sétra
Phasage de bétonnage _ 1 Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 48/60
Phasage de bétonnage _ 2 Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 49/60
Phasage de bétonnage _ 3 Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 50/60
Ferraillage schématique d ensemble Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 51/60
Détails de la charpente Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 52/60
Détails de la charpente Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 53/60
Détails de la charpente Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 54/60
Détails de la charpente Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 55/60
Détails de la prédalle Projet Pilote du Sétra Jacques BERTHELLEMY Page 56/60
Coupe transversale sur appuis Pont mixte à poutres : pour de très petites portées < 12m Jacques BERTHELLEMY Page 57/60
Arc mixte acier-bois-béton Jacques BERTHELLEMY Page 58/60
Arc mixte acier-bois-béton : exemple de l aspect possible Jacques BERTHELLEMY Page 59/60
Arc mixte acier-bois-béton Jacques BERTHELLEMY Page 60/60
Arc mixte acier-bois-béton Jacques BERTHELLEMY Page 61/60
Merci pour votre Jacques BERTHELLEMY Page 62/60 attention