Présentation
Auteur(s)
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Jean-Armand CALGARO : Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées - Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées - et au Centre des hautes études de la construction - Chef de la mission Recherche et réglementation du SETRA (Service d’études techniques des routes et autoroutes)
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Roger LACROIX : Ancien élève de l’École polytechnique - Ingénieur des Ponts et Chaussées - Professeur honoraire à l’École nationale des ponts et chaussées - Président d’honneur de la Fédération internationale de la précontrainte - Expert consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le pont, ouvrage d’art par excellence, occupe une place très particulière parmi les constructions ; il est un symbole, lui-même paradoxal : franchissant un fleuve, il est un moyen de communication entre les hommes, d’expansion de la civilisation, mais aussi un instrument de conquête et d’invasion. Depuis l’Antiquité, il a été célébré comme la plus accomplie des constructions, ainsi qu’en témoignent les qualificatifs de « Pontifex » appliqué au Père de l’Église ou, plus modestement, de « ponte », généralement grand, appliqué aux personnages importants de l’heure.
Le caractère paradoxal du pont se retrouve dans son comportement mécanique : son schéma statique est simple, ses appuis sont bien définis et matérialisés par des organes précis, au contraire du bâtiment qui, porté par de nombreux voiles ou poteaux, constitue une structure d’un haut degré d’hyperstaticité. Et, cependant, le calcul d’un pont exige une spécialisation particulière que peu de bureaux d’études peuvent se flatter de posséder. La raison principale de cette difficulté réside dans les conditions de service des ouvrages :
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exposés aux intempéries, au sel antiverglas répandu sur les ponts routiers en climat froid, à des charges de trafic à fort effet dynamique et qui dépassent souvent les limites codifiées, les ponts sont soumis à un régime sévère qui justifie le soin particulier apporté à leur projet et à leur exécution ;
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en outre, par le rôle qu’ils jouent dans la vie quotidienne du pays, les ponts sont des ouvrages sensibles à l’opinion publique : la fermeture d’un ouvrage, même temporaire, pour une opération d’entretien ou de réparation, entraîne des réactions vives de la part des usagers, prompts à dénoncer le laxisme, voire l’incurie des services publics.
Les ponts vieillissent, mais, compte tenu de leur importance sociale, ils doivent être l’objet de soins particuliers pour qu’ils puissent assurer leur fonction pendant la durée de vie qui leur a été assignée. Ils ne sont pas toujours en bonne santé, et il n’est pas toujours facile de diagnostiquer une maladie, puis de prescrire le bon remède. Le présent article propose un panorama des principaux types de désordres affectant les ponts et des méthodes de diagnostic les plus modernes, avant de développer la problématique fort délicate de l’évaluation des ouvrages existants.
Compte tenu de l’étendue du sujet, l’exposé se limite à l’étude des tabliers de ponts en béton ou en acier : il ne traite donc pas d’autres types de constructions (par exemple les ponts en bois ou en maçonnerie) et n’aborde pas non plus la pathologie des fondations.
Le texte qui suit reprend, en les condensant, plusieurs chapitres de l’ouvrage [1] « Maintenance et réparation des ponts – Sous la direction de J.-A. Calgaro et R. Lacroix – Presses de l’École nationale des ponts et chaussées (1997) » – à la rédaction duquel ont collaboré : Ch. Binet-Tarbé de Vauxclairs, J. Chatelain, B. Fargeot, M. Fragnet, B. Godart, J.P. Gourmelon, Ph. Lecroq, D. Poineau, A. Raharinaïvo, M. Salomon*, J. Seantier, J.N. Theillout, Ch. Tourneur, J. Trinh. Il ne comporte que peu de références bibliographiques : pour de plus amples informations sur les techniques présentées, le lecteur pourra se reporter à la riche bibliographie fournie dans l’ouvrage qui vient d’être mentionné.
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Panorama des principaux désordres dans les ponts3. Évaluation des ouvrages existants
3.1 Introduction
Étant donné une structure soumise à un système de charges, lorsque l’on accroît progressivement l’intensité de ce système, ses effets cessent d’être complètement réversibles au-delà d’un certain seuil, soit de façon apparente (par exemple, fissuration ou plastification), soit de façon non immédiatement apparente (fatigue). En d’autres termes, la structure perd graduellement de sa « valeur ». De façon schématique, cette fonction de « perte de valeur » possède deux paliers correspondant à l’apparition de deux familles de phénomènes que l’on idéalise à travers les concepts d’états limites de service et d’états limites ultimes (figure 19). L’apparition de désordres est le signe tangible du dépassement de certains états limites de service.
L’évaluation d’un ouvrage existant consiste à en apprécier l’état physique et mécanique. Elle est nécessaire lorsqu’il est envisagé de modifier ses conditions d’exploitation (par exemple, augmentation du nombre de voies de circulation) ou de remédier à certains désordres révélateurs d’une pathologie (affectant la structure et /ou les matériaux) naissante ou avancée. L’une des composantes de l’évaluation est l’estimation de la fiabilité structurale de l’ouvrage considéré. Il s’agit d’une notion complexe mettant en jeu à la fois :
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des données déterminées et des données aléatoires ;
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la connaissance plus ou moins précise de ces données ;
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la fiabilité de cette connaissance.
D’autre part, les durées de vie écoulée et résiduelle peuvent prendre une certaine importance.
Rappelons que, selon une terminologie reconnue par les associations internationales et reprise dans l’ensemble des Eurocodes, la fiabilité couvre à la fois l’aptitude au service de la structure et sa sécurité structurale : au niveau des calculs justificatifs, l’aptitude au service est en relation avec les états limites de service tandis que la sécurité structurale est en relation avec les états limites ultimes.
Les méthodes d’estimation de la fiabilité structurale d’un pont existant sont très sophistiquées et donnent lieu à...
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