1. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Journées techniques Ouvrages d’Art
2012
Sourdun
Mercredi 9 et Jeudi 10 mai
C. Aubagnac, D. Germain, A. Houel, S.
Chataigner
10 mai 2012
Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner

2. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Sommaire
 Contexte particulier de la gestion des VIPP et retours d'expérience
RST
 Présentation du corps d'épreuve
 Partenariat
 Programme et phasage de l’opération
 Planning
 Bénéfices attendus
Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner

3. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Contexte particulier de la gestion des VIPP
• Une famille très difficile à gérer et notamment les ouvrages de
première génération (< 1970)
• Absence de moyens de diagnostic fiable permettant d’évaluer la
précontrainte résiduelle de l’ouvrage et son évolution :
– aléa « corrosion de la précontrainte » pouvant avoir un niveau
élevé, avec un caractère aléatoire, sans manifestation de
défaut de fonctionnement structurel,
– vulnérabilité pouvant être grande de certains ouvrages...
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4. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Retours d’expérience RST
• Etude de la poutre du VIPP de Merlebach sous chargement (2004-
2005),
• Méthodologie RST d'analyse de risques liés à la corrosion de la
précontrainte. Applications :
- VIPP autoroutiers français (2005-2006),
- VIPP du RRN (2008-2010),
soit une population d'environ 250 ouvrages (il y en a plus de 1000 en
France…)
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5. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Contexte particulier de la gestion des VIPP
Besoins d’actions complémentaires de recherche pour :
• améliorer la connaissance du comportement mécanique au
voisinage de la rupture,
• rendre totalement opérationnelles les techniques de contrôle
prometteuses testées (notamment courburemétrie et évaluation
dynamique),
• développer de nouvelles méthodes d'auscultation et l’approche
probabiliste de la sécurité de ces structures.
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6. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Contexte particulier de la gestion des VIPP
Contexte récent du renforcement des VIPP par
composites collés comme armatures passives
additionnelles
Premières recommandations provisoires de groupe
de travail AFGC sur la réparation et le
renforcement des structures en béton au
moyen des matériaux composites de février
2011
Mais de nombreuses interrogations existent
encore, notamment sur le fonctionnement de la
structure renforcée après ouverture de fissures...
Expérimentation sur la poutre de VIPP de
l'ancien pont de Clerval sur le Doubs
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7. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Présentation du corps d’épreuve
Poutre de rive amont de la travée RD du pont de la RN83
franchissant le Doubs à Clerval récupérée suite à sa démolition en
2002
• Années de construction : 1952 - 1954
• Longueur poutre : environ 30 m – hauteur poutre : 1,30 m
• Epaisseur des âmes : variable de 0,30 m sur appuis à 0,14 m en
section courante
• Nombre de câbles 12 phi 5 mm STUP Freyssinet : 20 + 1 (câblage
dissymétrique)
• Poutre « nue » de toute superstructure, dont la géométrie est
facilement vérifiable et les conditions d'appuis ajustables.
• « Dossier » de construction
• Poutre réelle avec vieillissement naturel en exploitation puis sur
stockage extérieur (site de Margenne à proximité d’Autun).
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8. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Présentation du corps d’épreuve
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9. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Partenariat
Partenariat indispensable pour aider à financer l'opération.
Convention de partenariat en cours de signature entre les
organismes qui apportent une contribution financière à l'opération :
- les sociétés concessionnaires d'autoroutes,
- l'IFSTTAR (OR AIPAD 2012-2014),
- Sétra (plans d’actions 2012 à 2014),
- le CETE de Lyon.
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10. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Programme et phasage de l’opération
Objectifs : double besoin de connaissance du fonctionnement des
structures
- “saines”, renforcées par matériaux composites collés,
- pré-fissurées, renforcées par matériaux composites collés.
Programme :
1) Solliciter la poutre en flexion 3 points, en alternant les phases de
renforcement et de chargement et en menant la poutre à la rupture;
2) Solliciter en cisaillement 1 ou 2 demi-poutres renforcées
judicieusement selon le mode de rupture souhaité.
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11. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Programme et phasage de l’opération
1 - Construction de la plateforme de chargement (environ 50 m x 10
m), déplacement et préparation de la poutre
2 - Diagnostic de la poutre et caractérisation de la poutre dans son
état initial au repos (décorrélation vis à vis des paramètres
environnementaux influents)
3 - Préparation et essais de la poutre en flexion
4 - Préparation et essais du tronçon 1 “au tranchant” après
renforcement en fonction du mode de rupture visé (tranchant, bielle
d'about ou coin d'appui)
5 - Préparation et essais du tronçon 2 (si disponible) “au
tranchant”…
6 - Autopsie (optionnelle à ce jour)
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12. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Programme et phasage de l’opération
Prédimensionnement des efforts :
a priori, besoin de :
120 t en flexion 3 points (flèche
élastique de 225 mm)
180 t en cisaillement
Dimensionnement respectivement
pour 200 t et 250 t
Vérin de course de 500 mm...
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13. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Instrumentation envisagée
1 - Suivi de l'effort de sollicitation (CETE Lyon)
2 - Suivi de la température (CETE Lyon)
3 - Suivi de la “géométrie” de la poutre (CETE Lyon)
 Nivellement
 Inclinomètres aux appuis
 Extensométrie (sur béton, renforts composites collés, armatures de précontrainte)
4 – Courburemétrie (CETE Nord Picardie et CETE Méditerranée) pour
accéder à la rigidité en flexion et ainsi localiser et quantifier l'endommagement au
cours des essais
5 - Evaluation dynamique (CETE Lyon) pour étudier l'évolution des
paramètres modaux de la poutre en fonction des dégradations et des renforcements
mis en œuvre, pour aider au calage d’un modèle numérique du corps d'épreuve
6 - Surveillance acoustique (CASC 2) et émission acoustique
(IFSTTAR) pour détecter et localiser les ruptures de fils et la fissuration du béton
lors de l’expérimentation
7 - Fibre optique simple (IFSTTAR)
8 - Imagerie et détection de fissures (IFSTTAR)
9 - Méthode acoustique CODA (IFSTTAR) pour remonter à la variation de
déformation locale et de contrainte
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14. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Modélisation et calculs
• Calculs préparatoires (CETE Lyon) pour :
- permettre le montage d'une plateforme d'expérimentation adaptée à la poutre testée,
- renforcer la poutre de manière à rendre les expérimentations les plus riches
possibles,
- identifier les zones et modes de rupture prévisionnels afin de placer judicieusement
les instrumentations.
• Calculs prédictifs (CETE Lyon, CETE Nord Picardie et Sétra) vis à
vis des sollicitations de flexion et “au tranchant” (poutre “saine” /
fissurée, non renforcée / renforcée), recherche des ordres de
grandeur (logiciels PCP, CDS, ST1 et codes aux éléments finis).
• Exploitation des résultats de mesures
En fonction des résultats des mesures, on cherchera à identifier les
paramètres susceptibles d'expliquer les différences de comportement
entre le corps d'épreuve et les modèles. Les modèles seront alors
ajustés de manière à devenir plus représentatifs.
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15. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Planning
Opération prévue sur 3 ans
Planning selon la date de signature effective de la convention :
• Etudes préparatoires, consultations : 2ième et 3ième trimestre 2012
• Montage de la plateforme d'expérimentation : 4ième trimestre 2012
• Mesures préparatoires à l'étude dynamique et diagnostic préalable de la
poutre (précontrainte et béton) : 1er semestre 2013
• Étude de chargement et de renforcement à la flexion : 3ième trimestre 2013
• Étude de chargement et renforcement au tranchant : 4ième trimestre 2013 et
1er trimestre 2014
• Exploitation des mesures et publications : 2013 à 2014
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16. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Expérimentation poutre de Clerval
Bénéfices attendus
Rappel des principaux bénéfices attendus au terme de l'opération :
 résultats validés sur les techniques, matériels, chaînes de mesure
testés pour la surveillance ou l'auscultation des VIPP et leurs
interprétations,
 résultats validés sur les modélisations et calculs permettant
l'évaluation structurale résiduelle des VIPP,
 résultats validés sur l'efficacité des renforcements composites collés
vis à vis de différents modes de rupture (dont dispositions
constructives),
 règles de justifications adaptées, notamment vis à vis du contrôle de
la fissuration.
Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner

17. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012
Merci pour votre attention
Christophe Aubagnac, Didier Germain, Adrien Houel, Sylvain Chataigner