Modélisation numérique d’un pylône de pont à haubans

L’ouvrage et sa pathologie

 Présentation de l’ouvrage

 Pour des raisons de confidentialité, la description de cet ouvrage est limitée et les références des rapports ne sont pas indiquées en totalité. Cet ouvrage a été construit dans les années 1990. Le pylône auquel nous allons nous intéresser est en forme de double H. Il est constitué d’une semelle surmontée d’une embase partiellement immergée. L’embase se divise en 2 branches reliées juste en dessous du tablier par une entretoise inférieure. Les deux branches se prolongent ensuite jusqu’à la zone d’ancrage des haubans disposés en deux éventails latéraux. Une deuxième entretoise dite supérieure se situe juste en dessous des ancrages. Le tablier est soutenu en partie par les haubans, mais aussi par l’entretoise inférieure sur laquelle il repose par l’intermédiaire de deux appareils d’appui. Une vue générale du pont est représentée dans la figure 8-1. 

Détection de la RSI

 L’embase des pylônes du pont à haubans est le siège d’une réaction sulfatique interne qui se traduit par un important gonflement du béton. La détection des désordres a eu lieu environ six ans après la construction. Le diagnostic de RSI a pu être posé en effectuant des analyses chimique de la composition du ciment, des observations au MEB, des essais d’expansion résiduelle et sur béton reconstitué. L’ouvrage est actuellement suivi depuis plus de 8 ans. Le reste de la structure, hors de l’eau et d’une géométrie moins massive, n’est pas le siège d’une réaction de formation différée d’ettringite, ce qui illustre bien le caractère déterminant de l’histoire thermique subie au jeune âge. Des efforts importants résultent de cette différence de comportement. En particulier, comme l’ont montré les inspections menées sur place et les analyses réalisées, l’augmentation de volume de l’embase génère une mise en traction de l’entretoise inférieure initialement comprimée grâce à l’effort de précontrainte, traction qui se traduit par l’ouverture de fissures. Devant ce dysfonctionnement de l’ouvrage, il est nécessaire d’obtenir plus d’information que ce que peuvent fournir les seuls examens in-situ. En particulier, il est souhaitable de connaître l’état des aciers de l’entretoise, actifs ou passifs, sièges de surtensions. De plus sur la base des essais d’expansion résiduelle réalisés en laboratoire sur des carottes prélevées dans l’embase, l’expansion n’est pas entièrement terminée. Ainsi, les pathologies observées sont amenées à s’aggraver dans le futur. On cherche donc à estimer l’état actuel et final de l’ouvrage, en particulier en matière de contraintes dans les aciers et d’ouverture des fissures. 

Caractérisation du gonflement de l’ouvrage

Mesures in situ 

Le pylône sud du pont à haubans a été instrumenté avec 7 distancemètres en juillet 2001 conformément au plan présenté dans la figure 8-2. Les distancemètres ont pour but de suivre l’évolution des déformations globales de certaines parties des pylônes au cours du temps. Certains distancemètres ayant cessé de fonctionner au cours de l’année 2002, il a été décidé en 2003 de réparer ou de remplacer ces distancemètres défaillants.Le gonflement concerne principalement l’embase. Sur la base de la déformation globale mesurée on estime que le gonflement moyen mesuré par D7 selon l’axe transversal du pont est de 0.034 mm/m par an. D’autres travaux d’expertise ont bien montré que la déformation du pylône continue à évoluer. 

Essais d’expansion résiduelle 

Des carottes ont été prélevées dans différentes parties de l’ouvrage: dans l’embase en zone de marnage, dans la partie immergée de l’embase et dans la semelle. Le suivi de l’expansion résiduelle des ces éprouvettes a montré que les gonflements résiduels de la semelle atteignent 0.4% et 0.32 % pour l’embase. Vu que cette expansion résiduelle est assez grande on s’attend à des désordres accrus, et vu l’importance économique de cet ouvrage, le LCPC a pris des moyens d’expertise assez lourds. Ainsi on a à notre disposition des essais d’expansion faits sur du béton reconstituée. Au cours de notre étude on ne va pas s’intéresser aux résultats des Pylône Entretoise inférieur Embase Branche de l’embase Tablier 158 essais d’expansion résiduelle car on calera les paramètres d’avancement sur les résultats d’essais faits sur béton reconstitué, dont on attend une meilleure précision pour les estimations. 3) Essais sur béton reconstitué Dans le cadre de l’expertise de cet ouvrage, des essais d’expansion sur formule de béton reconstituée ont été réalisés. Les essais ont été faits sur des éprouvettes de béton de diamètre 11 cm et de hauteur 22 cm, la formulation du béton reconstitué pour un volume de 1000 litres est donnée dans le tableau 8-2.