Méthode de réparation

Avant la deuxième campagne, dans le but de simuler un cycle de vie complet de l’ouvrage, la zone de la dalle impactée par le test T2 est réparée (figure III.12). La zone de béton fissurée représente, d’après les observations visuelles et l’analyse par ultrasons, une zone d’environ 1,70 m².

La première étape consiste à démolir la zone de béton endommagée par hydrodémolition. Le principe de cette technique est de disloquer le béton, par passes successives, à l’aide d’un jet d’eau à haute pression (150 à 250 MPa). L’avantage est de réaliser une découpe propre et précise et de mettre à nu le ferraillage sans le détériorer. De l’observation des armatures, il ressort que cinq brins des cadres ont rompu par traction. L’ensemble des cadres de 8 mm a donc été enlevé et remplacé par des épingles de 10 mm de diamètre. Dans une deuxième étape la zone nettoyée est coffrée et bétonnée au moyen d’un béton G + S d’une résistance moyenne de 35 MPa (annexe A1). Les appuis cloqués lors du choc en bord de dalle (test T3), ainsi que les néoprènes les supportant sont également remplacés par vérinage de la structure.

b

c a

figure III.12 : réparation de la dalle - (a) hydrodémolition, (b) ferraillage mis à nu et (c) coffrage de la zone démolie [DEL, 03-b]

III.2.3.1 Essais dynamiques

Les capteurs installés sont choisis, suivant les essais, en fonction des données que nous souhaitons recueillir et des moyens que nous disposons pour chaque campagne. D’après la bibliographie, les chargements de type choc nécessitent une acquisition à une fréquence élevée afin de pouvoir analyser les phénomènes de très courte durée (quelques millisecondes) ayant lieu lors du contact. De plus les sollicitations sont très élevées et les capteurs doivent donc avoir une plage de fonctionnement étendue.

Les capteurs (tableau III.4) sont reliés à une centrale d’acquisition, réalisant un enregistrement à une fréquence de 7000 Hz, par l’intermédiaire de câbles blindés afin de limiter le parasitage des signaux :

• Jauges de déformation collées sur les armatures (figure III.13-a) : elles sont collées sur les armatures inférieures et supérieures orientées longitudinalement et transversalement. Des armatures d’effort tranchant sont également équipées dans la zone réparée. Leur mise en place nécessite, dans un premier de temps, de venir poncer l’armature afin de rendre la surface de collage parfaitement lisse. Ensuite, à l’aide d’une colle cyano-acrylate la jauge et les cosses relais sont fixées, puis les câbles permettant de les connecter à la centrale d’acquisition sont soudés. Elles sont enfin recouvertes d’une résine de protection pour éviter leur arrachement lors du bétonnage. Les jauges sont branchées en montage ¼ de pont 3 fils.

• Jauges de déformation collées sur le béton (figure III.13-b) : elles sont mises en place sur l’extrados de la dalle à proximité de la zone d’impact. Leur montage et leur branchement sont semblables à ceux des jauges mises en place sur les armatures. Elles sont en plus recouvertes par une plaque de contreplaqué afin de les protéger lors du choc.

• Capteurs de déplacement (figure III.13-c) : des capteurs de déplacement LVDT sont installés en sous-face de dalle et mesurent les déplacements verticaux suivant deux axes perpendiculaires ayant comme origine le point d’impact. Ils sont fixés à la dalle par l’intermédiaire d’équerres métalliques. Leurs bases sont fixées à des supports en bois eux-mêmes vissés sur un platelage en bois d’un chariot indépendant de la dalle. L’essentiel est d’obtenir un système monobloc enregistrant uniquement les déplacements de la dalle.

• Accéléromètres (figure III.13-d) : ils sont collés, à l’aide d’une colle cyano-acrylate en gel, en sous-face de dalle et enregistrent son accélération. Des accéléromètres de 50 g sont mis en place sauf près de la zone impactée où des accéléromètres de 500 g sont installés. Un accéléromètre de 5000 g est également fixé dans le bloc (au niveau du crochet de largage) afin de mesurer sa décélération verticale. Un support est intégré au bloc lors de son bétonnage puis l’accéléromètre est vissé dessus. La décélération du bloc est enregistrée uniquement pendant la phase de contact car ensuite, le câble de connexion le reliant à la centrale d’acquisition se rompt.

• Capteurs de force (figure III.13-e) : cinq capteurs de force d’une capacité de 1000 kN sont régulièrement positionnés sous un des HEB 600 reprenant une ligne d’appuis fusible. La difficulté de leur mise en œuvre réside dans l’équilibrage des efforts repris

par chaque capteur. En effet, le poids propre de la dalle doit être réparti uniformément sur les 5 capteurs. Leur calage est effectué au moyen de feuillets métalliques de quelques millimètres d’épaisseur permettant de les remonter ou les descendre légèrement. c e f d b a

figure III.13 : (a) jauges de déformation sur une armature et (b) sur le béton, (c) capteurs de déplacement, (d) accéléromètre, (e) capteur d’effort et (f) caméra ultra-rapide

Les capteurs suivants sont également installés mais ils ne sont pas connectés à la centrale d’acquisition et donc non synchronisés avec les précédents.

• Caméra ultra-rapide (figure III.13-f) : elle filme l’impact du bloc sur la dalle à une vitesse de 1000 images par seconde. Son champ de prise de vue est de 2 m par 2 m pour une résolution de 256 par 240 pixels. Elle repose sur un échafaudage métallique afin d’être légèrement au-dessus de la dalle.

• Capteurs de mesure des déplacements maximaux (figure III.14) : lors de la première campagne d’essai, le niveau d’endommagement de la dalle était difficilement prévisible. Sous la dalle, seul des capteurs peu onéreux ont donc été installés afin de limiter les coûts en cas de destruction. Il était néanmoins nécessaire de connaître les déplacements de la dalle lors du choc et un capteur a donc été imaginé [MOU, 03]. Les déplacements maximaux sont mesurés à l’aide d’un système composé d’une tige en acier fixée en sous-face de dalle qui, sous l’effet de la déformation de la dalle, pénètre dans un pot rempli de grès, positionné en dessous. Une empreinte est ainsi laissée dans le grès, qu’il est aisé de venir ensuite mesurer en laboratoire. Le pot est également recouvert d’un film plastique afin de conserver le grès humide et d’éviter son retrait. Ce système permet de mesurer des déplacements allant jusqu’à 50 mm avec une précision de l’ordre de 0,5 mm.

e a contre-écrou insert tige filetée écrou soudé aiguille grès tube PVC film plastique c d Pot de grès b

figure III.14 : (a) photo et (b) vue en coupe du chariot de mesure, (c) capteur de mesure des déplacements verticaux maximaux, (d) empreinte après un essai d’impact, (e) pot ouvert

Les capteurs mis en place pour chaque essai sont représentés sur la figure III.15 et leurs positions exactes sont données dans l’annexe A3. Des problèmes apparus sur certains capteurs ont nécessité des modifications au cours des tests :

• lors de la première campagne, les jauges de déformation sur béton n’ont pas fonctionné correctement puisqu’elles se sont décollées lors du choc. Pour les essais suivants, elles n’ont donc pas été remises en place. De plus les signaux des jauges étaient fortement bruités à cause d’un blindage des fils de mauvaise qualité. Les câbles de connexion ont été changés pour les essais suivants ;

• lors de la réparation de la dalle, la mise à nu d’une zone du ferraillage a permis de coller des jauges de déformations sur les armatures supérieures et sur les épingles pour les campagnes II et III ;

• lors des deux essais T4 et T5 un des capteurs d’effort était défectueux et n’a pas fonctionné en dynamique, bien qu’il ait fonctionné en statique ;

• pour le test T6, un problème a été rencontré sur les capteurs de déplacements LVDT qui ont interféré entre eux. Aucune valeur du déplacement vertical de la dalle n’est donc disponible pour cet essai car le capteur de mesure des déplacements maximaux placé au niveau du point d’impact a été détruit lors du choc ;

• les données recueillies par les accéléromètres fixés sous la dalle sont difficilement exploitables car plusieurs d’entre eux ont saturé lors du choc ou se sont décollés.

Zone réparée Essai T4 Essai T5 Essai T6 Essai T2 Essai T1 Essai T3

Jauge de déformation sur les armatures transversales

Jauge de déformation sur les armatures supérieures ou inférieures

Accéléromètre

Capteur de déplacement LVDT

Capteur de mesure des déplacements maximaux

Capteur d’effort

Appui fusible Zone impactée

(Essai statique av. choc : S4) (Essai statique ap. choc : S6) (Essai statique av. choc : S3) (Essai statique ap. choc : S5) (Essai statique av. choc : S2) (Essai statique ap. choc : S4)

(Essai statique ap. choc : S1)

Zone réparée

L’effort appliqué à la dalle est mesuré par un capteur d’effort identique à ceux utilisés pour les essais dynamiques. Les déplacements verticaux de la dalle sont mesurés grâce à des comparateurs à affichage digital (tableau III.4). Ils sont fixés par l’intermédiaire de pieds métalliques aimantés à un profilé reposant sur le sol et donc indépendant de la dalle (figure III.16). La centrale d’acquisition est la même que pour les essais dynamiques mais avec une fréquence d’acquisition de 1 Hz.

figure III.16 : dispositif de fixation des capteurs de déplacement pour un essai statique