22ème Colloque Le Pont – Toulouse 11 et 12 octobre 2017

Daniel BITAR - CTICM

Remise en état des dalles orthotropes

1- Introduction

2- Pathologie des dalles orthotropes

3- Remise en état

4- Recommandations

PRESENTATION

3

1) IntroductionViaduc du Grand Canal du Havre

1) Platelage

2) Raidisseur / Auget

3) Entretoise / Pièce de pont

4

8000 m² de dalle Orthotrope

12 km d’augets

24 km de soudures augets / platelage

5

6

caissons

Sur pile

Sur culée

7

500 kg/m²

Tôle de platelage 12 mm

Auget : h=175 mm, b=300 mm ép. 6 mm

Esp 600 mm

200 mm

Dalle BA Platelage orthotrope

135 kg/m²

Légèreté

Ponts mobiles

François 1er

8

Pont Rouge

Hode

9

10

Grandes portées

Pont de Revin

Tôle de platelage 14 mm

Augets : h=250, b=300 ép. 6 mm

Esp 600 mm

160 à 175 kg/m²

Platelage orthotrope

11

12

Ponts Bow-String / tablier suspendu

Pont Raymond Barre

Pont de la Citadelle - Strasbourg

Pont de la Citadelle - Strasbourg

16

- Fissures : Auget / Pièce de pont

- Fissures : Auget / Tôle de platelage

2-Pathologie des dalles orthotropes

17

• Pont sur le Haseltal (RFA – 1960)

7 travées continues (76 m – 5x102 m – 76 m)

Tablier orthotrope

Tôle de platelage 13 mm

Augets en V de 6 mm

Pièces de pont tous les 2,3 m

Augets discontinus

18

• Pont sur le Sinhtal (RFA – 1960)

8 travées continues (60 m - 80 m – 5x100 m - 80 m)

Tablier orthotrope

Tôle de platelage 13 mm

Augets en V de 6 mm

Pièces de pont tous les 3,2 m

Augets en forme de « verre à vin »

Augets discontinus

• Premier franchissement de

la Severn (Angleterre – 1966)Quatre ouvrages :

- Viaduc d’accès bipoutres

- Pont suspendu de 988 m

- Pont caisson

- Pont à haubans de 235 m

Tablier orthotropeTôle de platelage 11 mm

Augets trapézoïdaux de 8 mm

Pièces de pont tous les 4m60

Augets discontinus

20

• Viaduc de Richemont (France – 1966)

– Bi-poutre à dalle orthotrope de 164 m (53-58-53m)

– Conception inspirée du viaduc sur la Severn

Tablier orthotrope

Tôle de platelage 12 mm

Augets Trapézoïdaux de 6 mm, h= 185 mm , Esp 0,6m

Pièces de pont tous les 3,2 m

Augets discontinus

21

Fascicule 61-Titre V

Pas de vérification à la fatigue

Limitation des contraintes à 1,2 ou 1,3 fy

L

Effet global

Effet local

Platelage 10 à 13 mm

Auget discontinus

Esp 600 mm – Ep 6 mm

- H < 200 mm

Revêtement mince

maximum 70 mm

1970 voire 1975

22

Torsion

Distorsion

Rotation de

l’auget

FissuresAuget / Pièce de pont

23

1

1

Flexion localeFlexion différentielle

- Fissures : Auget / Tôle de platelage

1

t

a

b)

a)

e

Revêtement Souple : mastic asphalt, epoxy asphalt

3-Remise en état

Revêtement monocouche

Revêtement multicouche Premier franchissement de

la Severn

25

Réparation locale des fissures

26

Plaque additionnelle Remplacement tronçon auget

PROCEDE ORTHODALLE

SOLUTION MIXTE ACIER BFUP par connexion mécanique

Goujons Nelson f =13 mm , H =25 mm

ESSAIS PUSH-OUT - EN1994-2

Acier : S355BFUP : 150 MPa compression et 8.8 MPa traction

Ptest maximum = 50 kN par goujon

Ptest minimum = 49 kN par goujon

Glissement maxi = 3,2 mm.Glissement mini = 1,2 mm.

PRk = 44,1 kN par goujon

ESSAIS : F1 = 392 kN ; F2 = 402 kN ; F3 = 396 kNEN1994-2 : PRk = 0,9 * min (F1 ; F2 ; F3) = 0,9 * 392 =353 kN pour 8 goujons

ANALYSE – RESISTANCE SELON EN 1994-2

1

d

h2.0 sc

v

cmck2

v

2u

Rd

Efd29.0;

4df8.0MinP

hsc = 25 mmd = 13 mmfu = 450 MPafck = 150 MPaEcm = 60 000 Mpaγv = 1.25

PRd = 38 kN avec γv

PRk = 47,8 kN sans γv

PRk essai = 44,1 kN.

ESSAIS PULL-OUT

35 mm

200 mm

Slab 60x60x14 hole 18 mm

Slab 80x80x20 mm

S355

Concrete slab

200x200x35

Stud

Load

Support

Measured resistance

Average Deviationfrom average

Characteristic resistance

F1 = 19,4 kN

20,65 kN

-6 %

15,9 kNF2 = 26,1 kN +26 %

F3 = 17,7 kN -14 %

F4 = 19,1 kN -7,5 %

ECCS RECOMMANDATIONms

y2

mc

ct2

sp

d

fd4fhCC

T

Calcul basé sur l’arrachement du BFUP 14,4 kN.Calcul basé sur la rupture de l’acier 47,1 kN.

Td = 14,4 kN (comme observé)TRk = 15,9 kN

Nœud B (extrémité connecteur côté dalle

béton)

Nœud A (Dalle)

Nœud C (extrémité connecteur côté

platelage)

Maillage dalle béton

Maillage platelage acier

ZX

Y

PRd = 47.8/1.25 = 38.24 kN PELS = 0.6*38.24 = 23 kN

Modèle pour le calcul à la fatigue

Intensité du Trafic : c = 1

Calculs à la fatigue – Durée de vie

Principaux résultats Comparaison Etat initial / Etat renforcé (hors fatigue)

Contraintes (Mpa) Pont initial Pont renforcé Ecart

sx platelage 263 163 38%

sy platelage 390 154 61%

sx auget 398 298 25%

sx âme auget 252 107 58%

sxz âme auget 122 59 52%

sy entretoise 243 210 14%

sxz entretoise 120 104 13%

Détail Dsc 36 Mpa

DsD 26.64 Mpa

DsL 14.58 Mpa

DsBf-Ini-1 44

DsBf-Ini-2 7.97

p 2.712

DsBf-Ini-total 44.307

Mf 1

Mf*DsBf-Ini 44.307

D annuel 0.920

Durée de vie 1.09 ans

DsBf-Renf-1 20

DsBf-Renf-2 8.7

p 2.712

DsBf-Ini-total 20.578

Mf 1

MfDsBf-Ini 20.578

D annuel 0.056

Durée de vie 17.86 ans

Détail 1 - Auget sur entretoise

Pont initial

Pont renforcé

DUREE DE VIE SUPPLEMENTAIRE DE 20 ANS

Soudure Auget - Entretoise

Détail Dsc 125 Mpa

DsD 92.5 Mpa

DsL 50.625 Mpa

Ds1Bf-Ini-1 55.5

Ds1Bf-Ini-2 1

p 2.712

DsBf-Ini-total 55.528

Mf 1

Mf*DsBf-Ini 55.528

D annuel 0.016

Durée de vie 62.99 ans

DsBf-Renf-1 17.5

DsBf-Renf-2 4.11

p 2.712

DsBf-Ini-total 17.676

Mf 1

MfDsBf-Ini 17.676

D annuel 0.000

Durée de vie >100 ans

Pont renforcé

Détail 2 - Auget sur platelage-Contrainte aile auget

Pont initial

Soudure Auget - Platelage

Fatigue

ORTHODALLE Un nouveau procédé de remise enétat des dalles orthotropes (ou renforcement), misen œuvre avec succès sur le pont d’Illzach

Pour le Pont d’Illzach (68)

Réduction appréciable des contraintes dans le platelageorthotrope de près de 50%

Elimination de problème de fatigue pour le détailAuget/Platelage

Amélioration de plus de 20 ans de la durée de vie pour ledétail Auget/Entretoise

42

Favoriser la Continuité des augets

Revoir la hauteur des augets et Epaisseur du platelage

Vérifier à la fatigue les différents détails

Appliquer un référentiel reflétant l’exécution

Eurocodes : EN 1993-2 ; EN 1993-1-9 et EN 1090-2

Soigner l’exécution des soudures

Auget/Etretoise

Auget/Tôle de platelage

Entretoise/Tôle de platelage

4) Recommandations

Continuité des augets

(EN1993-2 – Annexe C)

Exemple Pour les ponts routiers

platelage ≥ 14 mm pour revêtement 70 mm Esp. entre

appuis tôle ≤ 300 mm, Raidisseurs ≥ 6 mm

Rigidité IB

Voie de circulation

hT

Pont route

h

Pont ferroviaire

0

3

4

5

1000 5000 15000 2000010000

AB

hauteur des augets et Epaisseur du platelage

soudures

Auget/Entretoise

Auget/Tôle de platelage

Entretoise/Tôle de platelage

EN 1993-2 / Annexe C

1

453

2

Ép. tôle platelage ≥ 14 mm (ou ≥

16 mm selon ep. asphalte)

Esp. entre appuis tôle ≤ 300 mm

Ép. raidisseurs ≥ 6 mm

2mm

2mm

t

a t

50°2mm

2mm

t

a t

50°

Vérification à la fatigue EN 1993 – 2

EN 1993-1-9

Détail 1 – Soudure de l’auget sur

l’âme de l’entretoiseDétail 2 – Soudure de l’auget sur le platelage

Détail 1 - Catégorie de détail : 36

Ds

Détail 2 - Catégorie de détail : 50Ds1

Ds2