REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE AKLI MOHAND OULHADJ – BOUIRA –
FACULTE DES SCIENCES ET DES SCIENCES APPLIQUEES
DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
En vue de l'Obtention du Diplôme de Master en Génie Civil
Spécialité : Structures.
Thème
Réalisé par : LARBI DJAMEL Encadré par : Meziane Roufida
Soutenu le 14 /07/2016
Devant les jurys :
Président : Kennouche Salim
Examinateurs :Arab Bahia
Examinateurs : Aouadi Abed elhak
ANNEE UNIVERSITAIRE 2015/2016
Facteurs influant sur la durabilité des structures
en béton armé dans le nord Algérien.
REMERCIEMENTS
Je remercie ALLAH le tout puissant qui m’a guidé et qui m’a donné la force et
la volonté de réaliser ce travail.
Je remercie tout d’abord madame
MEZIANE ROUFIDAde m’avoir proposé ce
sujet de thèse, pour son aide et pour l’attention qu’elle a portée à mon travail.
Je remercie aussi les membres de jury qui m’ont fait l’honneur de juge mon
travail.
Je voudrais exprimer toute ma reconnaissance à monsieur
RAFIK BOUHELALIgérant de Sarl ERROA,
MOHAMED BENHOUHOUingénieur à AFR CONSEIL
Sarl et
FACI ALIde LECACT pour m’avoir accueilli au sein de leurs structures
et pour leurs aides.
Mon profond respect et mes vifs remerciements à ma très chère mère pour son
soutien inconditionnel.
Mes remerciements et ma reconnaissance sont adressés envers mon conjoint qui
m’accompagné tout au long de ce chemin.
Merci à mes amis (
Mustapha,
Hamza,Lahna) et personnes qui m’ont
aidé de près ou de loin pour réaliser et finaliser ce modeste et humble travailDÉDICACE
Je dédie le présent travail
A mes très chers parents
A mes frères (Karim, Toufik et Zamoum Nacer et sa famille)
A mes sœurs et ma belle sœur
A mon conjoint Belhocine Nassima et toute sa famille
A mon neveu ADEM et ma nièce NINA
Résumé
Pour un ouvrage en service affecté par des dégradations, il est difficile de prédire le véritable moment « pendant la construction, peu après, ou longtemps après » et la cause précise de leur apparition. Or, après une compagne d’analyse visuelle et auscultation, il apparaît le plus souvent que ces dégradations n’ont pas une cause ou forme unique et qu’elles sont favorisées par un grand nombre de paramètres, relatifs tout autant à la nature du matériau qu’à la
conception de l’ouvrage, à la technologie de son exécution ou d’autre facteurs environnementaux.
Notre travail rentre dans le cadre des études analytiques, il vise à l’identification des facteurs affectant la durabilité d’un type bien distingué des structures en béton armé, il s’agit des ouvrages ponts.
L’objectif de notre mémoire consiste à analyser les constats établis dans des rapports
d’expertises des ponts situés sur le territoire du nord Algérien afin de pouvoir détecter, à partir des causes et formes prédéfinis, les facteurs affectant la résistance et la pérennité des ouvrages distingués.
Mots clés : pont en béton armé, formes de désordres, dégradations, nord d’Algérie.
Abstract
For service work affected by impairments it is difficult to predict the real time "during construction, soon after or long after" and the precise cause of their appearance. Now, after a visual analysis of auscultation and companion, it most often appears that these impairments do not have a cause or unique shape and are favored by a large number of parameters relating equally to the nature of the material and the design of the structure, technology of its
execution or other environmental factors.
Our work within the scope of analytical studies, it aims to identify the factors affecting the sustainability of a type well distinguished from reinforced concrete structures, these bridges works.
The purpose of our brief is to analyze the findings established in bridge expert reports on the territory of northern Algeria in order to detect, based on predefined forms and causes, factors affecting the strength and durability of structures distinguished.
صخلم ةبسنلاب تايانبلل ءانثأ تاءاشنملاو نم ةمدخلا بعصلا ؤبنتلا تقولاب ددحملا روهظل رارضلأا « ءانبلا ءانثا -نيح دعب دعب وا روهظل يسيئرلا ببسلاو "ليوط نمز اه . دعب ةلمح ليلاحتلا ةيرظنلا ةيفشكلاو لكش وا ببس اهيدل سيل تاهوشتلا هذه نا ودبي ام ابلاغ هناف ديحو ف ريبك ددعب ةززعم يه نم لماوعلا ةعيبط عم ميمصت ،ةداملا عورشملا ايجولونكتلا ، .ةيئيبلا لماوعلا ضعبو ةذفنملا تاساردلا راطإ يف لخدي اذه انلمع ةيليلحتلا تلا لماوعلا فيرعت ىلا فدهيو نم زيمم عون ةمادتسا ىلع رثؤت ي لا يه ا لك ناسرخلا ي .روسجلا طبضلابو ةحلسملا ة فده هذه ةركذملا لثمتي يف لجا نم يرئازجلا لامشلا ميلقا يف ةدوجوم روسجل ةربخلا ريراقت يف ةدوجوملا جئاتنلا ليلحت ةوق ىلع رثؤت يتلا لماوعلا ىلع اقبسم ةددحم بابسأو لاكشا ىلا ادانتسا فشكلا .ةزيمملا عيراشملاو لامعلاا هذه ةناتمو ةيحاتفم تاملك ضلاا لاكشا .ةحلسملا ةناسرخلاب رسج رار .يرئازجلا لامشلا .تاهوشت .
Sommaire
INTRODUCTION GENERALE ... 1
Chapitre 01 : Synthèse bibliographique sur les ponts et la dégradation du béton armé I.1. Généralités sur les ponts ... 3
I.2. Eléments composant d’un pont ... 3
I.2.1. Les éléments de structure ... 3
a. Les appuis ... 3
b. Le tablier ... 4
c. Les fondations ... 4
I.2.2. Les équipements ... 4
a. Garde-corps ... 5
b. Appareils d’appui ... 5
I.3. Classification des ponts ... 6
I.3.1. Type des matériaux ... 6
a. Ponts métalliques ... 6
b. Ponts mixtes (acier-béton) ... 6
c. Ponts en béton armé ... 6
d. Ponts en béton précontraint ... 6
I.3.2. Type de structure ... 7
a. Les ponts à poutres ... 7
b. Les ponts en arc ... 7
c. Les ponts à câbles ... 8
I.3.3. Mode de transport ... 8
a. Pont routier ... 8
b. Pont ferroviaire ou pont-rail ... 9
I.4.2. Age du parc d’ouvrages d’art ... 11
II. Notions sur la dégradation des ponts en béton arme ... 12
II.1. Introduction ... 12
II.2. Cause des dégradations ... 12
II .2.1. Fautes de conception ... 12 II .2.2. Défauts d’exécution ... 13 II .2.3. Manque d’entretien ... 14 II .2.4. Actions de l’environnement ... 15 a. Le climat ... 15 b. La température ... 15 c. L’eau ... 16 d. Le vent ... 16
II .3. Origines des dégradations ... 16
II .3.1. Les dégradations dues aux attaques chimiques ... 16
A. Carbonatation du béton ... 16
B. Action des chlorures ... 18
C. L’alcali-réaction ... 19
D. Réactions sulfatiques ... 19
E. La corrosion ... 20
F. Attaques des acide ... 21
G. Action des eaux ... 22
G.1. Action de l’eau de mer ... 22
G.2. Action des eaux de pluies ... 23
II .3.2. Les dégradations d'origine bactériologique ... 23
II .3.3. Dégradations d’origine physico-chimique ... 24
Retrait, tassement ... 24
A. Les chocs ... 25
B. Abrasion et érosion ... 25
C. Actions dues au trafic ... 26
D. Les Affouillements ... 26
II .3.5. Dégradations d’origine physique ... 27
A. Action de séisme ... 27
B. Incendie ... 28
C. Action des cycles gel-dégel ... 28
II .4. Désordres et conséquences des dégradations ... 29
A. Efflorescence ... 29 B. Les épaufrure ... 29 C. La ségrégation ... 30 D. La Fissuration ... 30 E. L’écaillage de la surface ... 30 F. Le gonflement de la surface ... 31 G. Le faïençage ... 31
Chapitre 02 : caractéristiques du nord algérien I. Introduction ... 32
II.1. Relief du nord d’Algérie ... 32
II.2.1. Le Tell ... 32
II.2.2. Les Hauts plateaux ... 33
II.3. Caractéristiques climatiques ... 34
II.3.1. Les précipitations ... 34
II.3.2. Les températures ... 34
II.3.3. Le vent ... 36
II.3.4. Zones de neige en Algérie ... 37
a. Région de tell ... 37
b. La région des hauts plateaux ... 37
II.4.2. Les sols gypseux d'Algérie ... 38
II.4.3. Les sols salés en Algérie ... 38
II.5.1. Caractéristiques sismiques ... 39
II.5.2. Répartition des séismes en nord Algérien ... 39
II.5.3. Les principaux séismes en Nord d’Algérie ... 40
II.5.4. Classification des ponts dans le règlement parasismiques Algérien ... 41
Chapitre 03 : étude analytique des facteurs de dégradation des ponts en béton armé sur le nord d’Algérie I.Avant-propos ... 43
II. Caractéristiques des ponts expertisés ... 43
III.1. Synthèse sur les causes des désordres enregistrés ... 44
III.2 : Répartition des dégradations par causes ... 45
1. Elément chaussées ... 45
2. Elément dalles ... 56
3. Appuis (culée et piles) ... 58
4. Poutres ... 51
IV : Analyse et traitement des données ... 52
IV.1. Répartition des dégâts selon leurs formes /élément ... 53
1. Elément chaussées ... 53
2. Elément dalles ... 54
3. Appuis (culée et piles) ... 55
4. Poutres ... 56
IV.2. Répartition des dégâts selon leurs causes /élément ... 57
V. Discussion et interprétation des resultats de l’analyse ... 58
Conclusion générale et respective ... 64
Liste des figures
Chapitre 01 : Synthèse bibliographique sur les ponts et la dégradation du béton armé
Figure I.1 : Les différents éléments d'un pont... 3
Figure I.2 : piles d’un pont ... 4
Figure I.3 : tablier d’un pont ... 4
Figure I.4 : culée d’un pont ... 4
Figure I.5 : travées d’un pont. ... 4
Figure I.6 : exemple de garde-corps ... 5
Figure I.7 : Exemple d’un système d’évacuations des eaux ... 5
Figure I.8: joint de chaussée ... 6
Figure I.9 : ponts à poutres ... 7
Figure I.10 : ponts en arc ... 8
Figure I.11 : Pont suspendu ... 8
Figure I.12 : Pont à haubans ... 8
Figure I.13 : exemple d’un pont routier ... 9
Figure I.14: exemple d’un pont ferroviaire ... 9
Figure I.15 : exemple d’un pont canal ... 10
Figure I.16 : Répartition des ponts routiers par type de matériaux de superstructure ... 10
Figure I.17: Répartition des ouvrages d’art par type des matériaux des fondations ... 11
Figure I.18 : Age du parc d’ouvrages d’art ... 12
Figure I.19 : Absence de continuité entre le trottoir et l'accotement (défaut de conception) . 13 Figure I.20 : exemples des dégradations dues aux défauts d’exécution ... 14
Figure I.21: manque d’entretien ... 15
Figure I.22 : le mécanisme de carbonatation de Ca(OH)2 ... 17
Figure I.23 : l’effets d’alcali-réaction sur les ouvrages ... 19
Figure I.24 : mécanisme de la corrosion ... 20
Figure I.25 : Eclatement de béton avec dénudement d’armatures cause des attaques acides 21 Figure I.26 : Représentation schématique d'un cylindre en béton armé exposés d'eau de mer ... 23
Figure I.27 : exemple de tassement ... 25
Figure I.28 : exemples des chocs de véhicule sur les ponts ... 25
Figure I.29 : Phénomène d'affouillement au pied d'une pile de pont ... 27
Figure I.31 : efflorescence de béton ... 29
Figure I.32: ségrégation du béton ... 30
Figure I.33 : le phénomène de Faïençage ... 31
Chapitre 02 : caractéristiques du nord algérien Figure II.1 : localisation du nord sur la carte géographique de l’Algérie ... 32
Figure II.2 : schématisation des quatre (04) parties du Nord Algérien ... 33
Figure II.3 : Tracé de la carte des vents à 10 mètres d’altitude ... 36
Figure II.4 : Type de sol en Algérie FAO, 2005 ... 38
Figure II.5 : répartition des sols salins du nord d’Algérie ... 39
Figure II.6 : Carte de zonage sismique de l’Algérie ... 40
Chapitre 03 : étude analytique des facteurs de dégradation des ponts en béton armé sur le nord d’Algérie Figure III.1 : localisation des 8 wilayas d’implantation des ponts étudiés sur la carte du nord Algérien ... 43
Figure III .2 : Histogramme représentatif du pourcentage des ponts dégradés /éléments ... 45
Figure III.3 : exemples des dégradations de chaussée ... 46
Figure III.4 : exemples des dégradations touchent la dalle ... 48
Figure III.5 : quelques exemples des dégradations qui touchent les appuis ... 51
Figure III.6
:
quelques dégradations des poutres ... 52Figure III.7 : taux de répartition des dégâts selon leurs formes dans les chaussées ... 54
Figure III.8: taux derépartition des dégâts selon leurs formes dans les dalles ... 55
Figure III.9 :taux derépartition des dégâts selon leurs formes dans les appuis ... 56
Figure III.10 : taux derépartition des dégâts selon leurs formes dans les poutres ... 57
Figure III.11 : taux derépartition des dégâts selon leurs causes dans éléments de structure .. 58
Liste des tableaux
Chapitre 02 : caractéristiques du nord algérien
Tableau II.1 : caractéristiques des températures et des précipitations du nord - centre
Algérien ... 37
Tableau II.2 : caractéristiques des températures et des précipitations du nord - est Algérien ... ……38
Tableau II.3: caractéristiques des températures et des précipitations du nord – ouest Algérien ... 38
Tableau II. 4 : caractéristiques des températures et des précipitations du nord – hauts plateaux ... 39
Tableau II.5 : classification des ponts selon le risque sismique ... 45
Chapitre 03 : étude analytique des facteurs de dégradation des ponts en béton armé sur le nord d’Algérie Tableau III.1 : désignation des ponts étudiés ... 47
Tableau III.2 : ormes et causes des dégradation constatées dans les chaussées ... 49
Tableau III.3 : formes et causes des dégradation constatées dans les dalles ... 51
Tableau III.4 : formes et causes des dégradations constatées dans les appuis ... 54
Tableau III.5 : formes et causes des dégradations constatées dans les poutres ... 56
Tableau III.6 : les Formes et les causes de dégradation ... 57
Tableau III.7 : taux de répartition des dégâts selon leurs formes dans les chaussées ... 57
Tableau III.8 : taux de répartition des dégâts selon leurs formes dans les dalles ... 58
Tableau III.9 : taux répartition des dégâts selon leurs formes ... 59
Tableau III.10 : taux de répartition des dégâts selon leurs formes ... 60
Tableau III.11: taux de répartition des dégâts selon leurs causes dans les éléments de structure ... 62
Introduction générale
Les ouvrages ponts sont construits afin d’assurer leurs fonctions et maintenir un niveau de service acceptable, pour une durée de vie avoisinant la centaine d’années.
Néanmoins, au court du temps ces structures sont soumises à des agressions et présentent
des dégradations, fissures et déformations, qui s’amplifiés en cas d’absence d’entretien ou interventions spécifiques de réparation et réhabilitation, en donnant naissance à des
désordres qui peuvent provoquer la réduction de la durée de vie de la structure et même la ruine prématurée de ses éléments composant.
L’objectif de ce mémoire consiste à détecter les facteurs, les plus répondus, provoquant la dégradation des ponts en béton armé situés sur le nord algérien
Le travail consiste à procéder à une analyse des rapports d’expertise opères sur plusieurs ponts en béton armé afin de collecter le maximum d’informations sur les types de dégradations affectant ces ouvrages sur cette région d’Algérie ; en commençant par la reconnaissance de la nature des désordres, décrire leur localisation, afin d’aboutir aux causes principales.
Les rapports d’expertise utilisés comprennent des informations sur les dégradations et les désordres des ouvrages ponts. Ces documents ont été fournis per deux bureau d’étude AFR.CONSEIL et LECACT.
Les rapports intitulés « visite détaillée et auscultation » présentent des levés précis des désordres s’affichant sur les ouvrages, les résultats sont commentés par une compagne d’auscultation, enfin ces rapports s’achèvent par l’établissement d’un diagnostic complet sur l’état des ouvrages expertisés
Le présent mémoire est subdivisé en trois chapitres :
Le chapitre 01 : donnera un aperçu sur les ponts ; les principaux types de désordres affectant ce type d'ouvrage seront aussi abordés en essayant de recouper causes et conséquences.
Dans le chapitre 02 : nous nous intéresserons aux caractéristiques spécifiques du nord d’Algérie de point de vue relief, climat, type de sol et sismicité.
Le chapitre 03 :
Première partie est un recueil des principaux diagnostics constatés au terme de l’étude analytique menée sur les ouvrages soumis à notre examen.
Deuxième partie : se consacra à la discussion des désordres relevés aux différents rapports d’expertise étudiés, afin d’identifier les différents facteurs affectant la durabilité et la pérennité des ouvrages ponts implantés sur le nord Algérien.
Chapitre 01 : Synthèse
bibliographique sur les ponts et la
dégradation du béton armé
I.1. Généralités sur les ponts :
Un pont est un ouvrage permettant à une voie de circulation de franchir un obstacle naturel ou d'un espace vide (cours d'eau, route, voie ferrée, vallée) entre deux points bien distincts. Pour les petits ponts hydrauliques, on parle de ponceaux ou dalots. A l’inverse, on désigne par les viaducs, les ouvrages de grande longueur possédant de nombreuses travées et généralement situes en site terrestre. [11]
I.2. Eléments composant d’un pont : la structure d’un pont se compose des parties suivantes
:
Figure I.1 : Les différents éléments d'un pont.
D’une manière générale, les ouvrages ponts sont décomposés en trois (03) parties :
I.2.1. Les éléments de structure : c’est un ensemble de parties constitutives d’un pont recevant
les charges et les transmettant au sol de fondation. Elle comprend le tablier, les appuis (culées et piles) et leurs fondations et les appareils d’appuis,
a. Les appuis : Les appuis transmettent au sol les efforts dus aux différentes
charges par l’intermédiaire des fondations. On distingue deux types d’appuis :
Les culées : les appuis extrêmes du tablier qui assurent la liaison avec le sol et les remblais.
b. Le tablier : c’est l’élément sur lequel repose la voie de circulation. Il comporte
essentiellement des dalles. Le tablier comporte aussi les équipements nécessaires à son utilisation
c. Les fondations : Elles permettent d’assurer la liaison entre les appuis et le sol.
Figure I.2 : piles d’un pont. Figure I.3 : tablier d’un pont.
Figure I.4 : culée d’un pont. Figure I.5 : travées d’un pont.
I.2.2. Les équipements :
On désigne par « équipements » l’ensemble des dispositifs dont le but est de rendre un tablier de pont apte à remplir sa fonction, notamment vis -à- vis des usagers. Ces dispositifs ne sont pas liés définitivement à l’ouvrage et remplissent un certain nombre de fonctions :
∎ Sécurité des personnes et de la circulation
∎ Protection et maintien de la pérennité de la structure ∎ Permettre un fonctionnement correct de la structure ∎ Rendre la circulation confortable
a) Garde-corps : fixés sur les corniches, ils servent à assurer la protection des
piétons.
Figure I.6 : exemple de garde-corps
b) Appareils d’appui : Placés entre le tablier et les appuis, leur rôle est de
transmettre les actions verticales dues à la charge permanente et aux charges d’exploitation (charges routières) et de permettre les mouvements de rotation (effets des charges d’exploitation et des déformations différées du béton).
c) Eléments d’évacuation des eaux : Les gargouilles sont des éléments qui assure
le bon fonctionnement du système d’évacuation des eaux. Ils sont constitués de tubes en PVC, et disposés tous les 3m environ (en fonction de la longueur totale de l’ouvrage),
Figure I.7 : Exemple d’un système d’évacuations des eaux.
d) Joints de chaussée : Leur principale fonction est de permettre les mouvements
relatifs (dilatation) entre ou deux éléments de structure « le tablier et ses appuis » et d’assurer la continuité de la surface de roulement. [28]
Figure I.8: joint de chaussée
I.3. Classification des ponts : Les structures ponts sont classées selon plusieurs critères, il
s’agit de :
I.3.1. Type des matériaux : a. Ponts métalliques :
Un pont métallique désigne un pont dont la structure est réalisée en métal, à savoir en fer, en fonte ou en acier.
b. Ponts mixtes (acier-béton) :
Un pont mixte acier/béton comporte des éléments structurels en acier et en béton armé ou précontraint. Ses éléments présentent une solidarisation entre eux, sous forme de liaisons mécaniques, de façon à créer un ensemble monolithique.
c. Ponts en béton armé :
Un pont en béton armé est un pont dont un des éléments de la structure porteuse (tablier,
arc ou poutre) est en béton armé.
d. Ponts en béton précontraint :
I.3.2. Type de structure :
a. Les ponts à poutres :
Cette catégorie regroupe tous les ouvrages dont la structure porteuse reprend les charges essentiellement par son aptitude à résister directement à la flexion. Cette structure est réalisée à l’aide de poutres principales, parallèles à l’axe du pont, éventuellement reliées transversalement par des pièces de pont et des entretoises.
Figure I.9 : ponts à poutres
b. Les ponts en arc : Leur structure porteuse fonctionne essentiellement en
compression, les réactions d’appui sont inclinées ; la composante horizontale de la réaction s’appelle la poussée. De telles structures ne sont envisageables que si elles peuvent prendre appui sur un rocher résistant. On distingue les arcs à tablier supérieur, pour lesquels le tablier est au-dessus de l’arc, les arcs à tablier intermédiaire ou inférieur lorsque le tablier est situé dans la hauteur ou au-dessous de l’arc.
Figure I.10 : ponts en arc c. Les ponts à câbles :
Cette catégorie comporte tous les ouvrages pour lesquels le tablier est supporté par des câbles. Ce sont des structures plus ou moins souples, adaptées au franchissement des grandes portées. On distingue deux types d’ouvrages dont le fonctionnement mécanique diffère fondamentalement : les ponts suspendus (le record actuel de portée est voisin de 1 990 m) et les ponts à haubans (record actuel de portée : 890m).
Figure I.11 : Pont suspendu Figure I.12 : Pont à haubans
I.3.3. Mode de transport : Pont routier :
C’est un pont supportant une route pour les véhicules automobiles. Le trafic supporté impose à l'ouvrage d'art certaines caractéristiques, notamment de résistance et de largeur.
Figure I.13 : exemple d’un pont routier
Pont ferroviaire ou pont-rail : C’est un pont construit pour supporter une ligne de chemin
de fer et permettre le passage de trains. Certains ponts ferroviaires peuvent supporter également des voies pour piétons et cyclistes ou des chaussées pour véhicules automobiles.
Figure I.14: exemple d’un pont ferroviaire
Pont-canal : C’est un pont qui permet à un canal de franchir un obstacle en déblai, une
vallée ou un vallon. Un autre usage du pont-canal est l'accès par l'amont à un ascenseur à bateaux.
Ce type des ponts permet le passage de la navigation au-dessus d'une rivière, d’une route, d'une voie ferrée ou de divers autres obstacles. [20]
Figure I.15 : exemple d’un pont canal
I.4.1. Le patrimoine des ouvrages d’art en Algérie :
Le recensement du parc des ouvrages d’art effectué en 2006 compte environ 3992 ponts implantés sur les routes nationales et chemins de wilaya, l’ensembles des ouvrages se diffèrent par leur nature de matériau de la manière suivante :
Figure I.16 : Répartition des ponts routiers par type de matériaux de superstructure.
57,29% 16,73% 4,46% 2,77% 7,57% 8,11% 0,24% 0,32% 1,96% 0,54%
Répartition des ponts routiers par type de matériaux de superstructure
BA MAC BA+MAC MET
D’après le figure ci-dessus, on constate que la majorité des ponts sont en béton armé, dont le taux est de 57.29%, suivie des ponts mixtes avec 8.11% puis les ponts en béton précontraint avec 7.57%. De point de vue type matériau pour infrastructure » fondation », le patrimoine des ponts est distingué par la répartition suivante :
Figure I.17: Répartition des ouvrages d’art par type des matériaux des fondations.
D’après la figure ci-dessus, le taux des fondations en béton armé est de 61.16%.
I.4.2. Age du parc d’ouvrages d’art :
Les statistiques effectuées, nous a permis d’établir un classement des ponts selon leur date de mise en service ; la classification est définie de la manière suivante
227 ouvrages construits avant l’année 1900 693 ouvrages construits entre 1900 et 1962 124 ouvrages construits entre 1962 et 1970 357 ouvrages construits entre 1970 et 1980 899 ouvrages construits entre 1980 et 1990 236 ouvrages construits entre 1990 et 2000 1173 ouvrages construits entre 2000 et 2006
Figure I.18 : Age du parc d’ouvrages d’art.
II. Notions sur la dégradation des ponts en béton arme : II.1. Introduction
Les ponts en béton armé étant constitués essentiellement de deux matériaux : le béton et l’acier (armatures actif ou passif). Le béton dans son environnement, subit de nombreuses agressions physiques, mécaniques et chimiques qui engendrent sa dégradation.
La dégradation du béton peut se définir comme la perte de sa performance qui se manifeste par la détérioration, la déformation ou le changement de ces propriétés suivant plusieurs causes.
II.2. Cause des dégradations : II .2.1. Fautes de conception :
Les erreurs de conception les plus répandus peuvent être résumées comme suit :
a. Masse volumique du béton et poids des équipements sous-estimée b. Absence de chape d’étanchéité.
c. Mauvais système de drainage et d’évacuation des eaux.
Figure I.19 : Absence de continuité entre le trottoir et l'accotement (défaut de conception)
II .2.2. Défauts d’exécution :
Un certain nombre de dégradations du béton sont provoquées par une mauvaise exécution qui peut commencer dès la fabrication du béton et se poursuivre jusqu’à la mise en place de l’étanchéité. Les principaux défauts d’exécution rencontrés et les types des dégradations du béton qui en résultent sont les suivants :
a. Une mauvaise formulation du béton qui engendre une porosité trop élevée et favorise la
corrosion des armatures.
b. Mauvais choix des moyens de mise en œuvre ; les équipements non adaptés et
incorrectement utilisés ne permettent pas de chasser l’air piégé lors de la fabrication, ou par serrage du béton, ce qui provoque la ségrégation. En effet, la présence d’air dans le béton réduit considérablement la résistance de celui-ci : 5 % d’air dans le béton peut faire chuter la résistance de plus de 30 % selon Neville.
c. Mauvaise exécution des coffrages outre les défauts de parement engendrés par des
coffrages inadaptés
d. Mauvaise disposition des armatures : c’est le défaut le plus courant il mène tout droit
vers la corrosion des aciers qui crée ensuite des fissures parallèles aux armatures, des et des éclats du béton.
e. Les mauvaises conditions de transport et évacuation du béton peuvent remettre en cause
la qualité obtenue à la fabrication en favorisant la ségrégation du béton.
f. Une vibration trop brève ou pas assez puissante peut provoquer des défauts
d’homogénéité, une ségrégation qui peut nuire à la résistance du matériau.
g. Mauvaise étanchéité : c’est un élément favorisant de manière importante la dégradation
du béton. Elle facilite l’apparition d’efflorescences et la corrosion des aciers à cause de la pénétration des agents agressifs.
Figure I.20 : exemples des dégradations dues aux défauts d’exécution II .2.3. Manque d’entretien :
Des programmes d’entretien ou de protection sont généralement nécessaires pour éviter ou retarder certains types de dégradations des ouvrages, ou au moins contribuer à prolonger très significativement leur vie utile. Parmi les méthodes d’entretien on peut citer :
a. Nettoyage régulier des joints de dilatation. b. Remplacement des membranes d’étanchéité. c. Nettoyage des conduits de drainage.
Dégradations engendrées par le manque d’entretien
a. Végétation parasite b. Dépôts de détritus c. Envasement
Figure I.21: manque d’entretien II .2.4. Actions de l’environnement
a) Le climat :
Une fois construits, les ponts font partie intégrante du paysage et sont de ce fait soumis aux aléas de l’environnement qui les entoure. Trois facteurs essentiels sont à considérer : la température, l’eau et le vent.
b) La température :
De façon générale, la température est un paramètre important dans l'activation des
Réactions chimiques dans le cas des ciments. Une température élevée joue un double rôle - elle intervient sur la cure du béton qui doit être particulièrement soignée afin d'éviter des fissures de retrait préjudiciables à sa bonne résistance ultérieure.
- elle accélère la cinétique des réactions chimiques : celle de formation des hydrates, mais aussi celle des réactions chimiques de dégradation.
La température élevée, est l’une des causes de la fissuration du béton en cours de durcissement du fait de son séchage naturel (fissuration due au retrait de dessiccation). Egalement, la forte augmentation de la vitesse d’hydratation du ciment crée des écarts de température entre le cœur des pièces coulées et leur surface et accroît le risque de fissuration lors du refroidissement.
À l’opposé, un bétonnage par temps froid, sans précautions particulières, engendre un risque de gel de l’eau du béton qui le détériore par expansion.
L’acier est également sensible à la température lorsque l’on fait varier la température d’une éprouvette d’acier soumise à un effort de traction, on constate une variation parallèle de ses caractéristiques de ductilité.
c) L’eau :
L’eau est également une source de désordres pour les ouvrages. Pour les structures en béton, c’est l’infiltration de l’eau dans le matériau qui est néfaste (phénomène de gel/dégel, corrosion des armatures).
d) Le vent :
Son action sur les structures se manifeste de nombreuses manières : cela va de l’effet de dessiccation du béton frais en surface à la pression dynamique appliquée aux structures responsables de la fatigue et à leur mise en mouvement éventuelle. [21]
II .3. Origines des dégradations :
II .3.1. Les dégradations dues aux attaques chimiques :
La dégradation peut provenir d'une attaque chimique par un agent se trouvant : - sous forme de gaz d'origine naturelle ou industrielle.
- sous forme liquide.
- sous forme solide du sol ou résidu industriel Elle peut aussi être d'origine interne :
A. Carbonatation du béton
C’est le résultat de la réaction chimique entre les gaz de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et les constituants de la pâte de ciment hydratée susceptibles de réagir telle que : La portlandite C=a(OH)2, les silicates de calcium hydratés (C - S - H), les chloroaluminates et les sulfoaluminates.
Le dioxyde de carbone se dissout dans l'eau pour former un acide faible (H2CO3) qui réagit avec la majorité des hydrates du ciment :
CO2 + H2O → H2CO3 …………. (1)
Contrairement à la plupart des autres acides, l'acide carbonique n'attaque pas la pâte de ciment, mais plutôt neutralise les alcalis dans l'eau interstitielle et principalement le carbonate de calcium sous l’équation :
H2CO3 + Ca (OH) 2 → CaCO3 + 2H2O……… (2)
Figure I.22 : le mécanisme de carbonatation de Ca(OH)2
Facteurs affectant la vitesse de carbonatation :
La réaction de carbonatation progresse de l'extérieur vers l'intérieur du béton, avec une vitesse dégressive, qui dépend des caractéristiques du béton (porosité, nature du ciment, etc.) et de l'humidité relative du milieu ambiant. La vitesse de carbonatation atteint son maximum pour une humidité comprise entre 40% et 80%, 60% étant considéré comme la valeur la plus critique.
De fortes teneurs, dans un béton, en cendres volantes (>30%) et en laitiers (>50%) peuvent accélérer significativement sa vitesse de carbonatation. Après environ 30 ans, la profondeur de carbonatation dans un béton peut varier généralement de 1 mm à 30 mm, suivant les bétons et leur milieu environnant.
• La propagation rapide du CO2 à l'intérieur du béton
• Le rapport E/C très élevé ce qui implique une porosité excessive du matériau en zone superficielle
• Un enrobage insuffisant.
• Une humidité relative suffisante. [8]
B. Action des chlorures
Les chlorures s’introduisent dans le béton, soit par le biais de ses constituants au moment de sa confection, soit ultérieurement, s’il est exposé à une atmosphère maritime ou en présence de sels de déverglaçage ou de déneigement. [23].
Une partie des chlorures, appelés chlorures liés, s’adsorbent physiquement sur les parois des capillaires ou réagissent avec les aluminates de calcium pour former des monochloro-aluminates hydratés. La quantité de chlorures liés par un béton dépend des teneurs en aluminates et en sulfates du ciment utilisé (un ciment riche en C3A est susceptible de fixer davantage d’ions chlore mais cette capacité diminue en présence de sulfates). Cependant, une partie des chlorures liés peut être libérée lorsque le pH du béton diminue sous l’action de la carbonatation.
L’autre partie appelés chlorures libres, va pouvoir migrer à l’intérieur du béton et atteindre les armatures pour les dépassivées, puis les corroder. La quantité de chlorures libres augmente avec le rapport E/C et avec la concentration en sels du milieu environnant. Plus rarement, les chlorures ont pu être introduits dans les bétons au moment du gâchage (granulats pollués, eau de gâchage, accélérateur de prises). Dans ces conditions et pour un ciment Portland, de plus de 90% de ces chlorures se sont combinés avec les aluminates et les ferrites du ciment mais une partie de ces chlorures reste susceptible de passer en solution équilibrer les chlorures libres dans l’eau interstitielle.
La vitesse de pénétration des chlorures dépend essentiellement des conditions d’humidité ambiante. Généralement, en milieu saturé, on considère que la pénétration des chlorures se fait selon un processus de diffusion et le calcul de la concentration à une profondeur et un temps donnés découle de la deuxième loi de Fick [19]. Ainsi, la vitesse de pénétration est directement liée à la porosité interconnectée de la pâte et à la concentration en sels environnants. Cependant, dans un milieu partiellement saturé, c’est-à-dire soumis à des cycles d’immersion-séchage, la pénétration des chlorures se produit surtout par convection
[5]. Sous ces conditions, la pénétration peut être considérablement accélérée.
Plus précisément, au cours d'un séchage du béton, l'eau s'évapore et les chlorures restent dans le matériau soit sous forme adsorbée sur les parois des pores, soit en formant des
cristaux de sel. Si par la suite ce béton est ré-humidifié, ces sels sont de nouveau dissous dans l'eau entrante. Le profil de teneur en chlorure peut ainsi différer de ce qui correspond à une pénétration de chlorures en immersion constant.
C. L’alcali-réaction :
Le phénomène d’alcali-réaction résulte de l’action des alcalins solubles (oxyde de sodium Na2O et oxyde de potassium K2O) du béton sur une certaine forme de silice réactive, en présence d’eau il correspond à un ensemble de réactions chimiques complexes qui peuvent se déclencher entre certaines phases minérales contenues dans les granulats et la solution interstitielle fortement basique du béton, lorsque plusieurs conditions sont réunies simultanément : présence d’une forme de silice des granulats dite « potentiellement réactive », des alcalins du béton et de l’eau en quantité suffisante. Il s’agit de réactions internes au béton mettant en jeu essentiellement les éléments présents à l’origine dans le béton et un apport d’eau externe. En l’absence de précaution, cette pathologie peut apparaître dans les parties d’ouvrages les plus sévèrement exposées à l’humidité, en général au bout de quelques années (voire plusieurs dizaines d’années) on observe la formation d’un gel gonflant qui peut provoquer, en particulier, au cœur du béton des déformations et une microfissuration du matériau.
Les contraintes expansives génèrent si elles dépassent la résistance en traction du béton, un décollement à l’interface pâte-granulats et la formation de microfissures à l’interface béton-armatures qui se matérialisent en surface par une fissuration orientée selon la direction des aciers. [32]
Figure I.23 : l’effets d’alcali-réaction sur les ouvrages. D. Réactions sulfatiques :
Les attaques sulfatiques sont un problème majeur de durabilité des bétons. Ces attaques détruisent le béton en dégradant ses propriétés mécaniques. Il s’agit notamment des
réactions sulfatiques qui provoque des gonflements dans le béton et des réseaux de fissures. Les phénomènes à l’origine de l’attaque sulfatique ne sont pas parfaitement bien connus ni maîtrisés. L’attaque sulfatique est associée à la précipitation de produits sulfatés secondaires, d’une expansion importante et de la détérioration chimio-mécanique (modifications des propriétés de transport de la porosité, fissures, perte de résistance et de cohésion…). Ceci peut conduire à la ruine du matériau cimentaire, à plus ou moins long terme en fonction de l’attaque (nature, teneur et concentration des sulfates au contact) et du ciment utilisé (type et rapport Eau/Ciment). [15]
E. La corrosion :
La corrosion métallique est un phénomène d'attaque progressive de la matière placée dans un milieu favorable à cette attaque. C’est une réaction chimique ou électrochimique entre un métal, et son environnement qui entraine une dégradation du matériau et de ses propriétés.
Figure I.24 : mécanisme de la corrosion
Désordres engendrés par la corrosion : a. Fissurations au droit des armatures.
b. Décollements de béton.
c. Éclats et épaufrures du béton.
Facteurs influant la corrosion du béton armé :
La corrosion des armatures dans le béton agit ou s’accélère en fonction des paramètres concernant l'acier et le béton ainsi que des propriétés existantes à leur interface.
a. La carbonatation du béton dégrade les bétons armés et est notamment responsable de
la mise à nu de leurs armatures en acier.
b. La concentration critique en chlorures amorcent la corrosion dépend de la teneur en
oxygène au niveau des armatures et du pH du béton.
c. L'épaisseur de l'enrobage en béton détermine le temps que vont passer les espèces
agressives pour arriver à l’armature.
d. La composition du béton est un facteur pouvant affecter ou non la corrosion.
e. L'effet du taux d'humidité ou degré de saturation en eau, dans le béton est important
car la vitesse de corrosion dépend fortement de ce taux, celui-ci influençant directement la conductivité, la résistivité électrique et la diffusion de l'oxygène.
f. La présence des fissures facilite la pénétration rapide des agents agressifs par le béton
d'enrobage jusqu' aux armatures qui sont aussitôt dépassivées.
F. Attaques des acides :
Le béton présente un caractère basique élevé induit par les composés hydratés de la pâte de ciment (la phase interstitielle contenue dans le béton a un pH très élevé). Il peut donc présenter une certaine susceptibilité vis-à-vis des solutions acides telles que les pluies acides, les eaux naturelles chargées en dioxyde de carbone, les eaux résiduaires, les eaux des industries agroalimentaires ou industrielles contenant des acides organiques, les eaux chargées en acides minéraux, mais aussi les eaux pures. [25]
G. Action des eaux :
G.1. Action de l’eau de mer :
La plupart des eaux de mer sont assez uniforme dans leur composition chimique, qui se caractérise par la présence d'environ 3,5 % des sels solubles en masse. Les concentrations ioniques de Na+ et Cl- sont les plus élevés, généralement 11 000 et20 000 mg / l respectivement.
Un béton exposé en site maritime peut être l’objet de plusieurs types d’agressions :
a. Agressions mécaniques dues à l’action des vagues et des marées, abrasion due aux
chocs des matériaux flottants et érosion due aux effets des vagues.
b. Agressions chimiques dues à l’action des chlorures présents dans l’eau de mer et des
sulfates – agressions climatiques dues aux variations de température et éventuellement à des phénomènes de gel-dégel.
Les structures situées en site maritime sont exposées à trois types de configurations. Selon les variations du niveau de la mer, elles peuvent être :
c. Continuellement immergées (béton situé sous le niveau de la mer à marée basse), les
bétons situés dans cette zone sont rarement l’objet de dégradations importantes ;
d. Continuellement émergées et soumises aux embruns et brouillards marins contenant
des chlorures, les bétons situés dans cette zone peuvent subir de légères agressions ;
e. Alternativement émergées ou immergées en fonction du niveau de la mer (zones de
marnage déterminées par les niveaux de marée haute et basse) ou soumises aux éclaboussures provoquées par les vagues,
Figure I.26 : Représentation schématique d'un cylindre en béton armé exposés d'eau de
mer
G.2. Action des eaux de pluies :
Les pluies agressives sont les pluies dont le pH est voisin de 4. L’agressivité est due essentiellement à la formation d’acide sulfurique et d’acide nitrique à partir des SOx et NOx présents dans certaines atmosphères industrielles. Les dégradations peuvent être superficielles (dissolution) ou internes (comme l’expansion des sulfates). [1]
II .3.2. Les dégradations d'origine bactériologique :
La dégradation des bétons par les micro-organismes se produit essentiellement en milieu anaérobie riche en matière organique tel que les effluents résiduaires, les bactéries qui prédominent dans ces milieux sont de type sulfatoréducteur, elles se développent dans des effluents de PH compris entre 5 et 9,5. A des températures de -5° à 75°c et dans des milieux caractérisés par un potentiel d'oxydoréduction assez bas.
L'augmentation dans le milieu de la teneur en sulfures provenant de la réduction des composées d'oxydés de souffre (sulfate, thiosulfate) par les bactéries sulfurogènes conduit à la formulation de sulfures qui dégagent dans l'atmosphère sont formé de H2S. Dans les ouvrages comportant une partie immergée tel que les ouvrages d'assainissement, se condenser sur les parois de béton et l'oxyde en acide sulfonique et sulfates sont l'action de bactéries aérobies de type thio-bacillus, thio-oxydans.
L'acide ainsi produit conduit à une dégradation du béton par une succession de réactions chimiques qui aboutissent essentiellement à la formation de gypse, ce dernier peut ensuite réagir avec J'aluminate du ciment et tonner de l'ettringite entraînant le gonflement puis l'éclatement du béton.
II .3.3. Dégradations d’origine physico-chimique :
Retrait, tassement :
Le béton peut présenter des dégradations dont la cause est l'existence d'un retrait mal maîtrisé, le retrait est en effet un phénomène physico-chimique qui existe de façon systématique au sein d'un béton et qui se développe sous diverses formes depuis la prise du béton jusque à son vieillissement. Le symptôme caractéristique de l'action du retrait sur un ouvrage est la fissuration qui peut être soit orientée, soit multidirectionnelle.
Pour identifier les tissures de retrait il faut connaître le moment exact d'apparition de ces fissures en suivant leur ordre chronologique d’apparition :
- Fissures apparaissant une ou deux heures après le bétonnage et parfois visibles à travers l'eau de ressuage (encore cause de béton frais). Ces tissures sont provoquées par le tassement de béton s dans les coffrages et le ressuage qui l'accompagne ou par une sédimentation du béton résultant d'un défaut de compacité et provoquant un gradient vertical de l’ensemble des caractéristiques physiques et mécaniques,
- Fissures apparaissant juste après le décoffrage : Ces fissures affectent aussi bien les surfaces horizontales que les parements verticaux, elles forment un maillage de quelques décimètres de côté reproduisant ou non le ferraillage sous adjacent. Elles sont plus ouvertes lorsque le retrait thermique en est la cause.
- Fissures apparaissant plusieurs mois après Je décoffrage : Ces fissures présentées par le retrait de dessiccation (à long terme). Parmi les facteurs qui interviennent dans le développement des tissures de retrait sont :
- la température ;
- l'humidité relative du milieu environnement ; - le choix de la composition de béton E/C ; - la chaleur d'hydratation du ciment ; - les adjuvants. [7]
Figure I.27 : exemple de tassement
II .3.4. Les dégradations d'origine mécanique A. Les chocs :
Les chocs les plus fréquents sont ceux des poids lourds hors gabarit contre l'intrados des ponts, les chocs de bateaux ou et d'objets flottants contre les piles en rivière, ainsi que les chocs des véhicules contre les barrières de retenue qui constituent une autre source de chocs non négligeable. Ces chocs peuvent créer des épaufrures, des éclats importants de béton, voire même des ruptures d’aciers.
Figure I.28 : exemples des chocs de véhicule sur les ponts. B. Abrasion et érosion :
(érosion des évacuations de crue), ou des galeries d'amenée d'eau, et dans des structures soumises à des charges mécaniques répétées comme les chaussées en béton (glaçage, usure, écaillage, nid de poule, etc.).
Sur les ponts en béton armé, le phénomène d’abrasion est dû généralement à : · Une circulation intense de l'eau (barrages),
· les charges mécaniques répétées (chaussées, dallage industriel),
· l'action du courant d'eau sur corps immergés ou flottants (piles de ponts, plateforme, etc.).
[14]
C. Actions dues au trafic :
Les ponts servent de support au trafic qui est l’une des causes majeures de leur vieillissement, tant par ses effets extrêmes que par ses effets répétitifs (fatigue). Le mode de transport ainsi que ses caractéristiques n’ont cessé de se modifier avec le temps : en effet, la vitesse des véhicules a augmenté. Face à cet état de chose, une inquiétude majeure se pose pour les anciens ouvrages dont les notes de calcul n’existent plus.
Il est donc parfois difficile de savoir s’ils ont été dimensionnés pour supporter le trafic auquel ils sont soumis.
D. Les Affouillements :
Se manifestent autour des appuis de pont implanté dans un cours d’eau et surviennent lorsque la vitesse d'écoulement de l'eau qui entoure une fondation est élevée, l’eau écoulée se compose d’un mélange bi-phasique comporte une phase liquide et une phase solide (transport solide). L’action de l’eau est tellement violente qu’elle est capable de dénuder (déchaussé) un massif de fondation et de rendre une construction instable, des ouvrages en entier sont emportés ou détériorés et les remblais d’accès en général sans protection sont affouillés, créant des points de coupure sur des axes névralgiques. [10]
Figure I.29 : Phénomène d'affouillement au pied d'une pile de pont II .3.5. Dégradations d’origine physique :
A. Action de séisme :
L’action sismique peut être définit comme un déplacement imposé induisant dans les divers parties d’un pont, des efforts dans l’intensité proportionnel à la rigidité et le poids de l’élément.
Les effets du séisme sur les ouvrages d’arts peuvent se manifeste en :
a. Affaissements des chaussées par rapport à l’entrée ou à la sortie du pont b. Ouvertures des joints de chaussées.
c. Endommagement des bloqueurs de déplacements latéraux. d. Déplacements et translations des poutres de tabliers. e. Endommagement des appareils d’appuis. [17]
Figure I.30 : Déplacements des poutres de tabliers à cause de séisme B. Incendie :
Face à un incendie, le béton présente un comportement variable selon la température et la durée d’incendie :
- 3Après 1h : la température est de 350°C à une profondeur de 3 cm vis-à-vis de la couche superficielle du béton, et à une profondeur de 7.5 cm elle est de 100°C.
- A 570°C : fissuration des granulats quartzeux.
- A 800°C : décarbonatation du CaCO3.
- La vaporisation brutale de l'eau implique un éclatement du béton.
C. Action des cycles gel-dégel :
Il est généralement admis que l’accroissement de volume, de l’ordre de 9 %, accompagnant la transformation de l’eau en glace (le béton contient toujours de l’eau non combinée, une partie de cette eau gèle dès que la température descend de quelques degrés en dessous de 0°C). Elles se rencontrent dans les régions montagneuses, elles se produisent dans les parties non protégées par des revêtements étanches et sont amplifiées par l'utilisation de sels anti-verglas.
Les symptômes les plus courants sont l'écaillage, et le gonflement de béton. Les paramètres qui influent sur la dégradation des bétons due au cycle gel-dégel :
a. La porosité.
c. La transformation de l'eau en glace en fonction de la température.
d. La transformation de l'eau en glace par augmentation de volume 9%. [26] II .4. Désordres et conséquences des dégradations :
Les dégradations affectant les structures ponts en béton armé peuvent engendrer plusieurs désordres, on peut citer les plus répandus :
A. Efflorescence :
L'efflorescence est le résultat de l'hydrolyse des composants da la pâte de ciment dans le béton. L'efflorescence est indiquée par la présence des dépôts blancs sur le béton, le plus souvent sur le dessous des ponts et viaducs et indique que l'eau utilisée dans le processus de mélange de béton a été contaminé.
Figure I.31 : efflorescence de béton B. Les épaufrures :
Elles correspondent à un éclatement du béton avec chute de fragments, laissant souvent les armatures apparentes. Les épaufrures sont généralement la suite logique d'un écaillage ou elles ont provoqué par des ondes de choc.
C. La ségrégation :
Variation dans la répartition des éléments du béton, se traduisant par des concentrations différentes des composants du béton. Une ségrégation dans la masse de l'ouvrage conduit à un affaiblissement de sa résistance et une diminution de son étanchéité.
Figure I.32: ségrégation du béton. D. La Fissuration :
En général, une fissure est considérée comme une discontinuité dans le champ de déplacement à travers laquelle les contraintes de traction sont nulles ou diminuent en fonction de l’ouverture de cette même fissure.
E. L’écaillage de la surface :
L’exposition à certains phénomènes climatiques comme le vent, un écoulement (ruissellement, suintement) peut provoquer la détérioration des parements de l’ouvrage. Cela se traduit par la disparition de la pâte de ciment. Des « nids de cailloux » apparaissent, laissant les granulats vulnérables aux agressions extérieures.
De tels défauts dans les parements n’ont donc pas d’influence directe sur le comportement structurel de l’ouvrage.
F. Le gonflement de la surface :
Sur toute ou une partie, il est accompagné généralement d’une fissuration en réseau. L’intensité des dégradations dépend, évidemment, de la plus ou moins grande porosité du béton et de son degré de saturation. [22]
G. Le faïençage :
Craquelure superficielle des bétons, sous forme de fins réseaux de microfissures de largeur inférieure à 0.2mm, disposées en mailles régulières fermées, de quelques cm de côté. Contrairement aux fissures, qui affectent les matériaux dans toute leur épaisseur, les faïençages n'ont qu'un inconvénient esthétique.
Figure I.33 : le phénomène de Faïençage.
Chapitre 02 : caractéristique du
nord Algérien
I. Introduction :
Le Nord de l'Algérie est composé de divers domaines géologiques et structuraux, faisant partie de la chaîne alpine des Maghrébines .il s’étend des frontières tunisiens jusqu’aux frontières de royaume marocaine.
Figure II.1 : localisation du nord sur la carte géographique de l’Algérie
II.1. Relief du nord d’Algérie :
Le relief du nord algérien est constitué de deux grands ensembles, il s’agit de : Le Tell
Les hauts plateaux
II.2.1. Le Tell : C'est une étroite bande côtière de 1200km de longueur et 100à 200km de
largeur qui s’étend de la région de Tlemcen à l’ouest et la frontière tunisienne à l’est. Elle est située entre le littorale et les hauts plateaux au Sud. Le Tell représente 4 % du territoire algérien,
il comporte 25 wilayas sur le total de 48 wilayas, réparties sur trois zones géographiques : Est, Ouest et Centre
a. Nord-Centre : il comporte 10 wilayas : Alger, Blida, Boumerdes, Tipaza, Bouira,
Médéa, Tizi Ouzou, Bejaïa, Chlef et Ain Defla.
b. Nord-Est : il comporte 8 wilayas : Annaba, Constantine, Skikda, Jijel, Mila, Souk
Ahras, El Tarf et Guelma ;
c. Nord-Ouest : il comporte 7 wilayas : Oran, Tlemcen, Mostaganem, Ain
Témouchent, Relizane, Sidi Bel Abbes et Mascara.
II.2.2. Les Hauts plateaux : connus aussi comme Hautes Plaines, sont un relief bordant l'Atlas
Tellien au nord et l'Atlas Saharien au sud. Ils parcourent en diagonale l'Algérie du sud marocain au Nord-Ouest tunisien à une altitude moyenne de 1 000 m.
Sur le plan administratif, l'ensemble territorial des Hauts Plateaux est constitué de 14 wilayas sur le total de 48 Wilayas d’Algérie, réparties à travers trois (03) zones (Hauts Plateaux-Ouest, Hauts Plateaux-Centre, Hauts Plateaux-Est.
a. l'Est : ce territoire est constitué par les wilayas suivantes : Bordj Bou Arreridj, Sétif,
Oum El Bouaghi, Batna, Khenchela et Tébessa.
b. Le Centre : cette zone comporte les wilayas :Djelfa, Laghouat, M’sila Tissemsilt . c. l'Ouest : ce territoire est constitué par les wilayas de Tiaret, Saida, Naâma et El Bayadh.
II.3. Caractéristiques climatiques :
Le climat prépondérant à travers le nord algérien est le méditerranéen. C’est un climat de transition entre la zone tempérée et la zone tropicale avec un été très chaud et très sec, tempéré seulement en bordure de la mer, l’hiver est très frais et plus humide.
II.3.1. Les précipitations :
Les précipitations sont plus rares dans la partie ouest, notamment à Oran où elles varient entre 330 mm et 400 mm par an, alors que celles-ci deviennent abondantes dans les zones centrales et orientales, notamment à Alger, où elles fluctuent entre 600 mm et 800 mm.
Les bordures Nord Centre et Est reçoivent en moyenne des quantités annuelles de précipitations variant entre 600 et 1150 mm. Elles sont de ce fait plus arrosées que le reste du pays. Les bordures Nord-Ouest par exemple enregistrent des totaux annuels moyens de l’ordre de 250 à 500 mm (voir carte pluviométrique annuelle de l’Algérie du Nord (M. Mahmoud, ONM 2012).
[18]
II.3.2. Les températures :
Le Nord algérien est caractérisé par une température moyenne journalière qui tourne autour de 11 °C en janvier, En été, les températures moyennes mensuelles se situent entre 25 °C le jour et 11°C la nuit.
Les tableaux ci-dessous représentent les températures moyennes maximales et minimales ainsi que les précipitations dans quelques wilayas des différentes régions du nord algérien.
Le nord - centre Algérien :
Alger Blida Bouira Tipaza Tizi Ouzou Chlef T moy max °C 23.1 27.3 26.3 26.6 24.8 25.32 T moy min °C 11.7 10.7 7.6 11.7 13.9 12.32 T moy °C 17.4 19 16.95 18.5 19.2 18.82 Précipitations en mm 686.6 955 650 631 705 409.3
Le nord - est Algérien :
Annaba Constantine Mila Souk Ahras Guelma T moy max °C 23.2 21.18 25.2 22.8 26.6
T moy min °C 12.71 9.19 7.1 10.0 9.2
T moy °C 17.9 15.18 16.15 16.4 17.9
Précipitations en mm 675.5 512.8 788 840.74 495
Tableau II.2 : caractéristiques des températures et des précipitations du nord - est Algérien
Le nord-ouest Algérien :
Oran Tlemcen Mostaganem Ain Témouchent Relizan e T moy max °C 23.48 22.9 24.9 23.1 26.9 T moy min °C 12.27 11.4 12.4 11.5 11.1 T moy °C 17.9 17.16 18.65 17.1 19 Précipitations en mm 326.8 484 343 453.2 344.1
Tableau II.3: caractéristiques des températures et des précipitations du nord – ouest Algérien
Les hauts plateaux :
Khenchela Sétif M’sila Batna Tissemsilt Saida Tiaret T moy min °C 6.22 9.16 8.4 7.88 6.0 5.0 6.0 Tmoy max °C 19.04 20.63 24.0 20.12 25.6 26.7 25.9 T moy °C 12.63 14.9 16.2 14.0 15.8 15.9 15.95 Précipitation s en mm 446 391.8 229 326.2 433 1000 529
Tableau II. 4 : caractéristiques des températures et des précipitations du nord – hauts
II.3.3. Le vent : La carte des vitesses moyennes annuelles du vent estimé à une altitude de 10
mètres au-dessus du sol est présentée dans la figure ci-dessous. Les vitesses varient de 1 à 6 m/s.
Figure II.3 : Tracé de la carte des vents à 10 mètres d’altitude.
D’après la carte, 04 classes sont définies suivant leur importance, on distingue : - V < 3.0 m/s classe 1
- 3.0 < V < 4.0 m/s classe 2 - 4.0 < V < 5.0 m/s classe 3 - 5.0 m/s < V classe 4
On constate que la majorité du territoire du nord Algérien se trouve classé dans la gamme de vitesses allant de 3 à 4 m/s, (région des Hauts Plateaux).
Autour d’Oran, Tiaret, ainsi que les environs de Biskra, les vitesses de vent enregistrées sont supérieures 4 m/s.
Enfin, la côte Ouest de la méditerranéenne, ainsi que la région de Béni Abbés présentent les vitesses moyennes annuelles les plus faibles (< 3 m/s).
Sur le nord d’Algérie ; le vent brûlant et desséchant venu du désert au sud du pays,
communément appelé sirocco, peut souffler : il franchit les montagnes avant d'atteindre la côte et est responsable d'une chute de l'humidité relative, d'une augmentation brutale des températures maximales, et y est souvent chargé de particules fines comme le sable ou la poussière. Ce vent est le plus fréquent au printemps et en automne. [16]
II.3.4. Zones de neige en Algérie :
D’après le règlement neige et vent RNV99, le nord Algérien est subdivisé en 03 zones de neige, cette subdivision définie les régions climatiques de neige selon l’altitude des régions.
Zone A : Mila, Bejaia, Médéa, groupe de commune I de Tizi Ouzou, Sétif, Constantine
Zone B : Chlef, Oran,Mostaganem, groupe de commune I de Bouira, Groupe de commune II de Khenchela
Zone C : El Bayadh, groupe de commune I de Khenchela [31].
II.4.1. Caractéristiques du sol : a. Région de tell :
Région nord centre : cette région se caractérise par des alluvions près des oueds et des plages et beaucoup plus des marnes et calcaire à l’intérieur.
La bordure de Djurdjura est faite par des sols schisteux mais aussi les calcaires, et les quartzites.
La région nord-ouest : sur cette zone, les marnes sont très fréquentes avec de larges surfaces d’argiles et des sites de grés, de sables et d’alluvions.
Le littoral de la région nord-ouest est bordé de dunes récentes et des alluvions, et à l’intérieur on retrouve des grés grossiers et des grés fins avec quelques dépôts actuels et anciens.
b. La région des hauts plateaux : cette région est caractérisée par des sols marneux et
calcaire marneux avec quelques sites conglomératiques bordés des grès et de calcaires avec des surfaces de marnes noirs et des calcaires dolomitiques
Sur la partie centre : toujours des terrains calcaires et dolomitiques et à l’intérieur on
trouve une diversité de terrains (terrains de calcaires massifs, calcaires marneux, marnes grises aux terrains sableux limoneux).
Sur la partie ouest : on trouve des terrains végétaux ainsi que de nombreux terrains
argileux et marneux avec encore des marnes et calcaires.
Au sud et vers les frontières les terrains limoneux sont les plus fréquents et comprenant
des alluvions caillouteuses et quelques sols marno-calcaires
On constate l’abondance des terrains calcaires et marneux dans le territoire du nord d’Algérie. [4]
II.4.2. Les sols gypseux d'Algérie :
La présence de gypse dans les sols du Nord de l'Algérie est peu abondante et se localise seulement dans les dépressions 6). Cependant dans les régions de l'intérieur il peut s'individualiser sous forme visuelle (Durand, 1953 ; Boyadjiev, 1974).
Selon F.A.O (2005) les différents types de sols gypseux se localisent dans les bioclimats arides et désertiques « voir carte ci-dessous » [12]
Figure II.4 : Type de sol en Algérie FAO, 2005
II.4.3. Les sols salés en Algérie :
Ce sont des sols salins, soumis à l'influence d'une nappe salée peu profonde, riches en sels de sodium, Selon FAO (2005), il existe plusieurs types de sols salés en Algérie localisés surtout dans les étages bioclimatiques arides et semi- arides.la figure suivante montre la localisation géographique de ce type des sols. [27]
Figure II.5 : répartition des sols salins du nord d’Algérie
II.5.1. Caractéristiques sismiques :
Le Nord de l’Algérie est le siège de nombreux séismes qui sont majoritairement produits par des failles inverses en accord avec le mouvement général de compression à la frontière des plaques tectoniques Eurasie et Afrique .la sismicité dans cette zone se matérialise généralement par des séismes modérés à faibles quoique parfois des séismes violents puissent se produire. Ces séismes génèrent bien souvent des catastrophes à savoir les séismes d’El Asnam du 10/10/1980, et de Boumerdes du 21/05/2003. [13].
II.5.2. Répartition des séismes en nord Algérien :
Cinq zones sont définies en Algérie en fonction de la sismicité croissante (Figure II.6.) : Zone 0 : sismicité négligeable.
Zone I : sismicité faible Zone II a : sismicité moyenne Zone II b : sismicité élevée Zone III : sismicité très élevée.
Figure II.6 : Carte de zonage sismique de l’Algérie
Particulièrement pour la zone nord d’Algérie, 03 zones majeures de sismicité sont prédéfinies ; il s’agit de :
Le domaine maritime : parmi les plus importants séismes qui ont frappé l’Algérie du Nord, plusieurs se sont produits en mer.
Le Tell : la sismicité algérienne est principalement située dans la région tellienne. Elle
constitue la région la plus exposée aux séismes violents et destructeurs.
Les Hauts Plateaux : semblent donc se comporter comme un bloc rigide, se déformant simplement au niveau de ses bordures. Les hauts plateaux sont donc marqués par une faible sismicité. [2]
II.5.3. Les principaux séismes en Nord d’Algérie :
Séisme de M’sila 12 février 1946 : La région a été frappée par un séisme 5.5 et, l'intensité VII-VIII, il a causé 246 morts.
Séisme d’El Asnam du 10 octobre 1980 : ce reste le plus violent survenu à l’Atlas Tellien occidental de magnitude 7.3. Le tremblement de terre a détruit une grande partie
