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CRIB 2004. Les défis qui se posent aux propriétaires d’ouvrages en matière de durabilité des structures par Gérard Desgagné, ing. M. Sc. Chef du Service de la conception Direction des structures Ministère des Transports du Québec Juin 2004. CRIB 2004. Introduction
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CRIB 2004 Les défis qui se posent aux propriétaires d’ouvrages en matière de durabilité des structures par Gérard Desgagné, ing. M. Sc. Chef du Service de la conception Direction des structures Ministère des Transports du Québec Juin 2004
CRIB 2004 • Introduction • Inventaire des structures • État des structures • Durabilité • Conclusion
Introduction • Mission du ministère des Transports « Assurer sur tout le territoire du Québec, la mobilité des personnes et des marchandises par des systèmes de transport efficaces et sécuritaires qui contribuent au développement économique, social et durable du Québec. »
Introduction Les ponts sont les points névralgiques du réseau routier en raison des conséquences graves que provoque leur défaillance ou leur fermeture à la circulation. Tous les efforts requis doivent être mis en œuvre pour les conserver dans un état satisfaisant afin que le Ministère remplisse adéquatement son rôle dans l’accomplissement de sa mission.
Inventaire des structures • Inventaire des structures du MTQ
État des structures L’état actuel des structures doit être mis en relation avec le nombre d’années écoulées depuis leur mise en service. Près de 75 % des structures localisées sur le réseau routier sous la responsabilité du MTQ ont été construites entre les années 60 et 80.
État des structures Usure normale du temps + - Volume de circulation Augmentation - Charges routières + Usage intensif de sels déglaçants Accélération de la dégradation
État des structures • Une première réparation importante devient nécessaire en moyenne 30 ans après la mise en service de l’ouvrage. • Il en résulte une pointe de besoins d’entretien majeur de 1990 à 2010 et qui devrait se prolonger jusqu’en 2015.
État des structures Durée de vie moyenne des ponts selon le type La durée de vie moyenne des ponts* est de 49 ans * basée sur 301 ponts remplacés
État des structures Âge des ponts routiers selon le type
Durabilité Défi Augmenter la durabilité des infrastructures • Matériaux • Méthodes de travail • Détails de conception • Nouveaux concepts de pont
Durabilité - Matériaux Béton • Avant les années 1990 ƒ´c = 30 MPa et 35 MPa avec ajouts cimentaires fumée de silice • Début des années 1990 BHP ƒ´c = 50 MPa et 60 MPa • Années 2000 fumée de silice Ciments ternaires cendre volante ou laitier Ciments quaternaires?
Durabilité - Matériaux Caractéristiques du béton de ciment
Durabilité - Matériaux Protection des aciers d’armature Armature en acier noir Armature revêtue d’époxy (retiré en 2000) Armature galvanisée ( 1995)
Durabilité - Matériaux Parties d’ouvrages avec barres d’acier d’armature galvanisées • Les barres d’acier d’armature utilisées dans le béton précontraint doivent obligatoirement être non galvanisées. • Située à moins de 10 m du bord de la chaussée ou sous un joint de tablier.
Durabilité - Matériaux Éléments d’un pont d’étagement exposés aux éclaboussures
Durabilité - Matériaux Éléments des culées et des piles aux joints du tablier exposés aux éclaboussures
Durabilité - Matériaux Matériaux composites PRFV Polymère renforcé de fibre de verre PRFA Polymère renforcé de fibre d’aramide PRFC Polymère renforcé de fibre de carbone Dispositifs de retenue en béton renforcé de PRFV
Durabilité - Matériaux Dalles en béton armé de PRF Projets - Pont Jofre (1997) - Pont Wotton (2001) - Pont Magog (2002) - Pont Cookshire (2003) - Pont Melbourne (2004) - Pont Val-Alain (2004)
Durabilité - Méthodes de travail • Mise en place du béton de la dalle • Finisseur automoteur ( 1998) • Étanchéité • Jet de billes d’acier ( 2000) • Pose mécanisée ( 1999) • Membrane préfabriquée ( 1988) • Cure du béton • Humidification préalable à la cure ( 2001) • Doublure de coffrage ( 1997)
Durabilité - Détails de conception • Recouvrement de béton à la hausse Poutre préfabriquée en béton précontraint AASHTO vs NEBT 25 mm vs 40 mm
Durabilité - Détails de conception • Éliminer si possible les joints de tablier ou en réduire le nombre au minimum, en évitant de les localiser au-dessus des piles; plutôt prévoir leur emplacement aux culées, où l’inspection, l’entretien et le remplacement sont plus faciles à réaliser. • Si au-dessus d’une pile Joint dalot
Durabilité - Détails de conception • Éviter de localiser un joint de tablier à l’entrée d’un pont où la circulation s’effectue dans une seule direction, pour éviter les impacts sur la structure. • Localiser le joint de tablier au point haut du tablier dans la mesure du possible. • Lorsqu’un joint de tablier est requis, utiliser la culée-galerie.
Durabilité - Détails de conception • Éviter, lors de la conception d’une structure, les appuis de type « chaise en travée ». • Éloigner les poutres de rive le plus possible des côtés extérieurs de la dalle de façon à limiter l’exposition aux éclaboussures de sels de déglaçage.
Durabilité - Détails de conception • Dimensionner les éléments pour qu’ils soient le moins élancé possible si cela n’affecte pas l’esthétique de la structure et n’entraîne pas de coûts de construction supplémentaires, car les éléments plus massifs facilitent l’entretien.
Durabilité - Détails de conception • Concevoir un drainage efficace de la structure. • Pente longitudinale 0,5 % • Pente transversale 2 % • Drains de tablier • Drains d’interface
Durabilité - Nouveaux concepts de pont Ponts à culée intégrale
Durabilité - Nouveaux concepts de pont Ponts à culée semi-intégrale
Conclusion L’utilisation de matériaux plus performants combinée à l’amélioration des méthodes de travail devraient accroître les délais entre les réparations et augmenter la durée de vie des structures. Il faut viser une durée de vie minimale de 75 à 100 ans voire même 150 ans dans certains cas.
