Le_programme_et_les_choix_fondamentaux-2.pdf

La maîtrise d'ouvrage et les Eurocodes

Journée d'information le 10 mars 2009, Aix-en-Provence

J.-C. CARLES - C. CORDIER – D. DAVI Service d’études sur les transports, les routes et leurs aménagements www.setra.developpement-durable.gouv.fr

SOMMAIRE 1. Principes généraux 2. Architecture des Eurocodes 3. Le programme et les choix fondamentaux 4. Les aspects pratiques

le 10 mars 2009 CETE d'Aix en Provence

2

3. Le Programme et les choix fondamentaux Structure du Programme 

Données et besoins



Exigences

3 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

3

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les données et besoins Données fonctionnelles

Données de site

Tracé en plan

Données climatiques

Profil en long

Données sismiques i

Coupe transversale fonctionnelle sur ouvrage Superstructures et équipements Outils pour la surveillance et l'entretien

Données de sol Données topographiques Données relatives aux franchissements


4

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les exigences Exigences Qualité

Sécurité

Résistance

Choix, décisions de maîtrise d'ouvrage Durée de vie Fiabilité (Classes de conséquence) Durabilité (Classes d'exposition et structurales) Robustesse Analyse de risques Incendie Neige Vent Chocs, explosions Trafics normal et exceptionnel Charges d'exploitation bâtiment Séisme Stabilité des structures Sécurité d'utilisation

Eurocodes EN 1990 EN 1990 EN 1990 EN 1991-1-7 EN 1991-1-7 EN 1991-1-2 EN 1991-1-3 EN 1991-1-4 EN 1991-1-7 EN 1991-2 EN 1991-1-1 EN 1998 EN 1992 à 8


5

3. Le Programme et les choix fondamentaux Durée de vie La durée de vie du projet est la durée pendant laquelle l'ouvrage doit présenter les performances attendues, sous réserve d'un entretien normal de l'ouvrage. Cas d'un pont ou d'une passerelle : 100 ans en général (EN 1990 – annexe A2) Cas d'un bâtiment : 

structures agricoles et similaires : 15 à 30 ans



structures de bâtiment et autres structures courantes : 50 ans



structures monumentales de bâtiment : 100 ans

Cas des portiques et hauts mâts : 2 classes 25 et 50 ans Impacts du choix : définition des exigences de durabilité

i


6


Sécurité

Résistance




7

3. Le Programme et les choix fondamentaux Fiabilité Mesure de probabilité de non ruine sous les actions prises en compte pour la conception de l'ouvrage, pendant sa durée de vie Choix du maître d'ouvrage : classe de conséquence CC conséquence de la défaillance ou du mauvais fonctionnement de la structure 

Classes de conséquence CC3 CC2 CC1

Description Conséquences élevées Conséquences moyennes Conséquences faibles

Exemples bâtiments dans l'EN 1990 Tribunes Bâtiments résidentiels et de bureaux Bâtiments agricoles normalement inoccupés


8

3. Le Programme et les choix fondamentaux Classes de conséquence Classes conseillées pour les ouvrages d'art : CC2 ou CC3.

Impacts du choix classe de fiabilité  niveau de supervision du projet  niveau de contrôle pendant l'exécution 


9

3. Le Programme et les choix fondamentaux Classe de fiabilité : RC2 Les Eurocodes s'appliquent

Supervision : élargie tierce partie : contrôle réalisé par un organisme différent de celui qui a réalisé le projet 

Contrôle d'exécution : étendu 

Contrôle réalisé par une tierce partie

Le MOA doit organiser en conséquence la conduite technique du projet et de l'exécution 10 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

10


Sécurité

Résistance




11

3. Le Programme et les choix fondamentaux Durabilité Caractérise la tenue dans le temps des matériaux

Les choix du maître d'ouvrage dépendent : des matériaux (métal i , béton  des conditions d'utilisation  des conditions d'environnement 

i

, bois)

Le Maître d'ouvrage définit l'agressivité du site (Classes et niveaux d'exposition)


12

3. Le Programme et les choix fondamentaux Ces choix conditionnent: 

La qualité et la durabilité des matériaux employés

Pour les parties d'ouvrage en béton: Les enrobages et dispositions constructives adoptées i  Les critères d'ouverture de fissures et/ou de non décompression => conditionne les quantités d'aciers passifs ou de précontrainte mis en place Ex en béton armé: 





Wmax< 0,3 mm sous combinaison fréquente pour XC Wmax< 0,2 mm sous combinaison fréquente pour XD ou XS


13


Sécurité

Résistance




14

3. Le Programme et les choix fondamentaux Robustesse « Une structure doit être conçue et exécutée de telle sorte qu'elle ne soit pas endommagée par des événements tels que une explosion, un choc, les conséquences d'erreurs humaines, de façon disproportionnée par rapport à la cause initiale »

Choix du maître d'ouvrage : Définition des événements à prendre en compte 15 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

15

3. Le Programme et les choix fondamentaux Robustesse et effet domino: L'exemple de l'effondrement du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Contexte : 26 février 2007 : passage du cyclone Gamède sur la Réunion et effondrement du pont aval sur la rivière St-Étienne (long. 520m, 2 voies de circulation sens St-Louis - St-Pierre, 27 000 véh./jour)


16

3. Le Programme et les choix fondamentaux Robustesse : L'exemple de l'effondrement du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Conclusions de la missions d'expertise Sétra / CETE méd sur les causes de l'effondrement : 

Affouillement de la pile P4



Manque de robustesse de l'ouvrage (effet « domino »)


17


Sécurité

Résistance




18

3. Le Programme et les choix fondamentaux Analyse de risque (ISO/DIS 13824) Risque = danger éventuel, plus ou moins prévisible, qui peut affecter l'issue d'un projet. Risque = combinaison de : Aléa  Vulnérabilité vis-à-vis de l'aléa  Conséquences (importance, enjeu) 

Choix du maître d'ouvrage : Décision de procéder à une analyse de risque

i


19


Sécurité

Résistance




20

3. Le Programme et les choix fondamentaux Incendie Le domaine du bâtiment est couvert par la réglementation. Pour les ouvrages, pas de réglementation incendie Une analyse de risque s'impose cependant en cas : d'aléa spécifique,  de structures particulièrement vulnérables de par leur conception. 


21

3. Le Programme et les choix fondamentaux Décisions du Maître d'ouvrage : opportunité d'une analyse spécifique,  obligation de protection spécifique. 


22


Sécurité

Résistance




23

3. Le Programme et les choix fondamentaux Neige - Vent Données de site Neige : l'altitude et la localisation -> charges de neige  Vent : la localisation et la rugosité -> vitesse du vent 

Marché couvert à Moscou 2006

i i

Patinoire en Bavière 2006


24

3. Le Programme et les choix fondamentaux Choix du Maître d'ouvrage Neige : imposer la prise en compte (par exemple structure légère type passerelle) ou spécifier la topographie du site (bâtiment)  Vent : définir la catégorie de rugosité 


25


Sécurité

Résistance




26

3. Le Programme et les choix fondamentaux Actions accidentelles dues aux chocs et aux explosions Choix du maître d'ouvrage : Chocs routiers : catégorie de trafic -> intensité du choc  Chocs de train : classe de structure i  Chocs de navires: catégorie de voie fluviale i  Chocs de chariots élévateurs  Atterrissage brutal d'hélicoptères : toiture destinée à servir d'aire d'atterrissage  Explosion intérieure : gaz brûlé, stockage ou transport de matériau explosif 

i


27


Sécurité

Résistance




28

3. Le Programme et les choix fondamentaux Trafics normal et exceptionnel Charges variables civiles deux classes de trafic définies pour les ouvrages neufs de portée inférieure à 200 m i 



foule dense



Accessibilité des personnes à mobilité réduite

Charges exceptionnelles catégorie de convois exceptionnels (arrêté du 4 mai 2006, lettre circulaire R/EG 3 du 20 juillet 1983, convois particuliers) 



leurs conditions de circulation


29

3. Le Programme et les choix fondamentaux Charges de fatigue 

Nombre et position des voies lentes



Catégorie de trafic



Nature du trafic

i

Charges militaires le Programme doit se référer et reproduire l'article 9 du fascicule 61 titre II du CPC. 

Le maître d'ouvrage doit s'efforcer de préciser dans son Programme la chronologie des changements de modes d'exploitation. 30 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

30


Sécurité

Résistance




31

3. Le Programme et les choix fondamentaux Charges d'exploitation bâtiments Le maître d'ouvrage précise dans son Programme la catégorie d'usage Catégorie A B

C

D E

Usage spécifique Habitation, résidentiel Bureaux Lieux de réunion (à C1 : espaces équipés de tables l'exception des C2 : espaces équipés de sièges fixes surfaces des C3 : espaces ne présentant pas d'obstacles à la catégories A, B, D et circulation des personnes E) C4 : espaces permettant des activités physiques C5 : espaces susceptibles d'accueillir des foules importantes D1 : commerces de détail courants Commerces D2 : grands magasins Aires de stockages et E1 : surfaces susceptibles de recevoir une locaux industriels accumulation de marchandises, y compris aires d'accès E2 : usage industriel


32

3. Le Programme et les choix fondamentaux Charges d'exploitation bâtiments Le maître d'ouvrage doit s'efforcer de préciser dans son Programme la chronologie des changements de modes d'exploitation.


33


Sécurité

Résistance




34

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme Comme pour les autres risques, la prise en compte du séisme repose sur l'analyse de 3 paramètres : Aléa - Sismicité nationale

(zonage réglementaire)

- Sismicités régionales ou locales (failles actives, effets de site...)

- Effets induits

* liquéfaction * glissements de terrain * chutes de blocs

Vulnérabilité

Enjeux

- Choix géométriques

- Catégorie d'importance de l'ouvrage

- Choix de conception

- Durée de service prévue

(régularité structurelle)

* choix des matériaux * dispositions anti-sismiques * niveau de ductilité...

- Niveaux de performances attendus...

Le Maître d'Ouvrage intervient dans la prise en compte de chacun de ces 3 paramètres. Compte tenu de l'enjeu de la tenue d'un ouvrage vis-à-vis de la gestion de crise au niveau territorial, ses choix sont en partie encadrés par la puissance publique...

i


35


Sécurité

Résistance




36

3. Le Programme et les choix fondamentaux Résistance ELS  ELU 

Situations de projet ->

Combinaisons d'actions

Le Maître d'ouvrage doit distinguer les situations : durable  transitoire  accidentelle  sismique 

i


37

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les Eurocodes supposent une nette séparation des rôles Le Maître d’ouvrage doit complètement définir ce qu’il veut Le Maître d’œuvre est responsable de tous les choix techniques de conception qui devront répondre aux performances Le BET d'exécution calcule et dimensionne l’ouvrage conçu par le Maître d’œuvre sous contrôle du Maitre d’œuvre L’Entreprise exécute l’ouvrage dimensionné par le BET sous contrôle du Maître d’œuvre

FIN 38 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

38

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les ouvrages « spécifiques ITER »

Des exigences de durabilité plus faibles


39

3. Le Programme et les choix fondamentaux Durabilité des structures métalliques Tenue à la fatigue (qualité des assemblages) Efficacité de la protection anti-corrosion 

corrosivité du site (NF EN ISO 12944-2)



choix de protection certifiée (fascicule 56 du CCTG)


40

3. Le Programme et les choix fondamentaux Corrosivité du site C1 : corrosivité très faible C2 : corrosivité faible : zones rurales C3 : corrosivité moyenne : zones urbaines avec pollution modérée C4 : corrosivité élevée : zones industrielles et zone côtières à salinité modérée (à moins de 20 km de la mer) et dans les sites où les remises en peinture sont délicates C5-I : corrosivité très élevée (industrie) : zones industrielles avec humidité élevée et atmosphère agressive C5-M : corrosivité très élevée (marine) : zones cotières et maritimes à salinité élevée (à moins de 5 km de la mer) Im1 : immergé en eau douce Im2 : immergé en eau de mer ou eau saumâtre Im3 : dans le sol 41 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

41

3. Le Programme et les choix fondamentaux Protection anti-corrosion certifiée certification ACQPA (Association pour la Certification et la Qualification en Peinture Anticorrosion) du système de protection anti-corrosion

Système

Commentaire

Enrouillement

Aspect

Couleur (pour celles certifiées)

Peinture

Couche de finition sur site

8 ans

5 ans

3 ans (partie aérienne) Néant (partie immergée)

Peinture

Totalité en atelier

9 ans

6 ans

3 ans (partie aérienne) Néant (partie immergée)

Métallisation + peinture

10 ans

6 ans

3 ans

Galvanisation

12 ans (C2/C3/C4) 7 ans (C5M)

Galvanisation + peinture

Idem galvanisation 5 ans + 2 ans

3 ans


42

3. Le Programme et les choix fondamentaux Système de protection anti-corrosion - définition


43

3. Le Programme et les choix fondamentaux Système de protection anti-corrosion - nuancier ACQPA


44

3. Le Programme et les choix fondamentaux Système de protection anti-corrosion – exemple du viaduc sur la Durance (LEO)

Classe d'environnement C3 pour les parties métalliques aériennes de l'ouvrage (aucune partie métallique immergée). → système ACQPA C4A NV 436 (RAL 9010) 3 couches (finition sur site) 45 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

45

3. Le Programme et les choix fondamentaux Durabilité des structures en béton agressions physico-chimiques extérieures

i

(NF EN 206-1)

risques de pathologies de gonflement interne

i

exigences spécifiques sur la fissuration et les variations dimensionnelles (retrait, fluage) éventuels risques d'abrasion


46

3. Le Programme et les choix fondamentaux Agressions physico-chimiques extérieures 6 classes d'exposition X0 : aucun risque de corrosion ni d'attaque  XC : exposition à la carbonatation  XD : exposition aux chlorures, ayant une origine autre que marine  XS : exposition aux chlorures présents dans l'eau de mer  XF : exposition au gel/dégel avec ou sans sels de déverglaçage  XA : exposition aux attaques chimiques 

Pour chaque classe, jusqu'à quatre niveaux (par exemple XC1, XC2, XC3, XC4)


47

3. Le Programme et les choix fondamentaux Choix des classes vis-à-vis du gel et des sels de déverglaçage Zones de gel modéré Zones de gel sévère Salage peu fréquent (< 10 j / an)

Salage fréquent (entre 10 j et 30 j / an)

Salage très fréquent (> 30 j / an)

XF1

XF3

XD3 + XF2 pour les éléments très exposés

XF4

XF4

XF4


48

3. Le Programme et les choix fondamentaux Carte de gel


49

3. Le Programme et les choix fondamentaux Réactions de gonflement interne des bétons Alcali-réaction : préciser la catégorie d'ouvrage et la classe d'exposition → détermination niveau de prévention Catégories d'ouvrage : Catégorie I : risque d'apparition acceptable (éléments non porteurs facilement remplaçables) Catégorie II : risque d'apparition peu tolérable (la plupart des ouvrages de génie civil) Catégorie III : risque d'apparition des désordres inacceptable (ponts exceptionnels, barrages, tunnels) Classes d'exposition alcali-réaction : Classe 1 : environnement sec ou peu humide (hygrométrie < à 80%) Classe 2 : environnement avec hygrométrie > à 80 % ou en contact avec l'eau, avec ou sans gel Classe 3 : environnement hygrométrie > à 80 % avec gel et sels de déverglaçage Classe 4 : environnement marin 50 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

50

3. Le Programme et les choix fondamentaux Réactions de gonflement interne des bétons Alcali-réaction : détermination du niveau de prévention

Classe d’exposition

1

2

3

4

I

A

A

A

A

II

A

B

B

B

III

C

C

C

C

Catégorie d’ouvrage


51

3. Le Programme et les choix fondamentaux Réactions de gonflement interne des bétons Réaction Sulfatique Interne (RSI) : préciser

la catégorie d'ouvrage et la classe d'exposition à l'humidité → détermination niveau de prévention Catégories d'ouvrage : idem alcali-réaction Classes d'exposition RSI (à l'humidité) : Désignation de la classe

Description de l'environnement

Exemples informatifs illustrant le choix des classes d'exposition

XH1

Sec ou humidité modérée

Partie d'ouvrage en béton située à l'extérieur et abritée de la pluie

XH2

Alternance d'humidité et de séchage, humidité élevée

Partie d'ouvrage en béton non protégée par un revêtement et soumise aux intempéries sans stagnation d'eau à la surface, ou à des condensations fréquentes

XH3

En contact durable Partie d'ouvrage en béton avec stagnation avec l'eau : immersion d'eau en surface ou régulièrement exposée permanente, stagnation à des projections d'eau (un grand nombre d'eau à la surface, de fondations) zone de marnage


52

3. Le Programme et les choix fondamentaux Réactions de gonflement interne des bétons Réaction Sulfatique Interne (RSI) : détermination

niveau de

prévention

Classe d’exposition Catégorie d’ouvrage

I Risque faible ou acceptable

II Risque peu tolérable

III Risque inacceptable

XH1

XH2

XH3

As

As

As

As

Bs

Cs

As

Cs

Ds


53

3. Le Programme et les choix fondamentaux Réactions de gonflement interne des bétons - exemple du viaduc sur la Durance (LEO) Alcali-réaction : recours à des granulats non réactifs (calcaire) Réaction sulfatique interne : minimisation du dosage en ciment à 325 kg/m3 et apport de filler (limitation de l'exothermie + esthétique)


54

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les classes d'expositions et les enrobages La classe structurale

Exemple d'un pont en bord de mer


55

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les classes d'expositions et les enrobages


56

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les classes d'expositions et les enrobages


57

Objectifs de l'analyse des risques. Définition du système

Analyse simplifiée des risques : • • •

Identification des aléas Vulnérabilité simplifiée Enjeu

Sélection des risques

Risque faible Risque moyen Pas de conséquences sur la conception. Entretien et inspection classique.

Investigations

Evolution de la conception, protection Suivi renforcé Analyse détaillée du risque si cela peut apporter un complément d’information

Impossibilité de statuer sur le risque : investigations complémentaires à réaliser

Risque inacceptable ou difficile à évaluer qualitativement Analyse détaillé du risque sélectionné : • Mesure des aléas • Vulnérabilité détaillée • Enjeu détaillé On peut ne détailler qu’une partie seulement

Le risque reste inacceptable

Déterminer les mesures pour réduire le risque Meilleure connaissance du risque réel et requalification du risque en acceptable (faible ou moyen) 58 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

- Revisiter la conception - Renforcement - Mise sous surveillance (instrumentation etc…) - Suivi périodique plus important

58

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Les ponts sur le Var de St-Isidore et Puget-Théniers : Caractéristiques générales

Pont de St-Isidore

Voie portée

Pont de Puget-Théniers

Route Nationale (RN 202bis)

Route Départementale (RD 16)

438 m

94 m

14,10 m

15,20 m

11 M€

6,6 M€

Longueur totale Largeur Coût estimé 59 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

59

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Les ponts sur le Var de St-Isidore et Puget-Théniers : Caractéristiques générales

Pont de St-Isidore

Maître d'ouvrage

Pont de Puget-Théniers

État (DDE 06)

Conseil Général 06

BE privé

Sétra

Entreprise / BE

Eiffage TP / SECOA

Razel / Razel TM

Contrôle études

CETE Méd / Sétra

Sétra

Conception


60

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Les ponts sur le Var de St-Isidore et Puget-Théniers : Identification et évaluation des aléas 

Aléa sismique :

Puget-Théniers

St-Isidore Rq : Investigations sismologiques et géologiques menées sur le site de St-Isidore vis-à-vis de la sismicité locale et de la liquéfaction 61 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

61


Aléa lié au régime de crues torrentielles du Var (service et construction) : Site de St-Isidore :


62


Aléa lié au régime de crues torrentielles du Var (service et construction) : Site de Puget-Théniers :

Crues de 1994


63


Autres aléas considérés : - Foudre et vandalisme vis-à-vis des haubans du pont de Puget-Théniers - Chute d'objets sur l'autoroute A8 franchie par le pont de St-Isidore (service et construction)


64

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Les ponts sur le Var de St-Isidore et Puget-Théniers : Évaluation des conséquences du risque et objectifs de performance 

Séisme : - Importance élevée pour St-Isidore (franchissement A8 + desserte crise) -> Classe D - Importance moyenne pour Puget-Théniers



-> Classe C

Crues : - Les ouvrages doivent être dimensionnés pour la crue de référence - Les crues torrentielles ne doivent pas mettre en danger la construction des OA



Chutes d'objets sur l'A8 : Doivent impérativement être évitées à la fois pendant les phases de construction et de service


65

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Les ponts sur le Var de St-Isidore et Puget-Théniers : Choix techniques de conception, construction et équipements 

Construction par encorbellements successifs + rotation pour St-Isidore



Construction sur cintre sans appui en rivière + rotation pour Puget-Théniers :


66


Conception parasismique

St-Isidore

Puget-Théniers


67


Protection contre les crues Puget-Théniers

Niveau de crue centennale

St-Isidore


68


Foudre et vandalisme Pont de Puget-Théniers

- Pylônes équipés de paratonnerre - Haubans protégés par tubes anti-vandalismes - Équipements pour le remplacement des haubans stockés sur site 69 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

69

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Les ponts sur le Var de St-Isidore et Puget-Théniers : Communication autour des choix de conception et de la gestion des risques


70

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principales caractéristiques du futur ouvrage

Maître d'ouvrage Financement Conception Longueur totale Largeur courante Coût estimé

Transition État (DDE 974) – région Réunion État, Région, commune St-Louis CETE Méd / Sétra 694,50 m 21,70 m Environ 70 M€ HT


71

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principales caractéristiques du futur ouvrage Amélioration de la capacité et des conditions de circulation (tracé + rectiligne)


72

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principales caractéristiques et contexte - Caractéristiques du futur ouvrage 

Amélioration de la capacité et des conditions de circulation (tracé + rectiligne)


73

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion L'urgence de disposer d'une nouvelle infrastructure... 7 février 2009 : passage du cyclone Gael - Radier provisoire partiellement endommagé - OA amont passé à double sens - 1 heure d'embouteillage pour effectuer le trajet St-Louis – St-Pierre (6 km) - Perturbations ressenties pendant 1 semaine - Coût des travaux de réparation : environ 250 000 € - Certaine « excitation » de la presse locale


74

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Aléas et enjeux considérés - Risques liés aux crues cycloniques (affouillement et poussée hydrodynamique)


75

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Aléas et enjeux considérés - Risques liés aux crues cycloniques (affouillement et poussée hydrodynamique) Ouvrage

Limites du lit actif 76 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

76

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Aléas et enjeux considérés - Vents cycloniques (en phases de service et construction) - Séisme (Réunion rendue sismique par nouveau zonage national) - Enjeux sociaux-environnementaux (bichiques, nappe phréatique) - Enjeu architectural - Enjeux sociaux-politiques (délais avant remise en circulation) - Risques liés à la construction (sécurité ouvriers et structure : crues, vents violents...) - Risque financier :    

fortes contraintes du site, complexité et profondeur des fondations, délais très serrés % contrainte cyclonique spécificités réunionnaises (éloignement, main d'oeuvre et moyens disponibles...)


77

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Investigations particulières menées : - Expertise hydraulique basée sur :   

la connaissance du site une approche déterministe (plus fort affouillement possible !!) retours d'expérience des autres rivières de l'île

- Investigations géotechniques Qualification des sols (cara. méca., affouillement, perméabilité, essais de pompage...)

- Investigations environnementales Recensement exhaustif des enjeux environnementaux

- Étude architecturale


78

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Hiérarchisation indicative et informelle des risques : 1- Risque d'affouillement lors des crues cycloniques 2- Risques liés à la construction 3- Enjeux sociaux-politiques (délais) 4- Enjeux environnementaux (minimisation des terrassements dans le lit) 5- Risque financier 6- Poussée hydrodynamique + chocs blocs charriés, vent 7- Séisme 8- Enjeu architectural 79 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

79

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principaux choix de conception Système de fondation :  

Puits marocains à 12m NGR sur coulée boueuse (P1-P4) Enceintes octogonales de paroi moulée à -4m NGR sur alluvions (P5-P8)









Étendue en plan des terrassements réduite au maximum Enceintes quasi-hermétiques % présence nappe phréatique Mise en sécurité des ouvriers (enceintes closes) Continuité mécanique et architecturale fûts-fondations en cas d'affouillement


80

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principaux choix de conception Culée rive gauche : Choix entre :  

Protection limitée à la culée nouvelle (remblai d'accès fusible), ou Protection étendue à l'ensemble de la zone (yc culée existante)

Choix préférentiel du M. d'Ouvrage : Protection étendue 81 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

81

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principaux choix de conception 2 solutions retenues pour la structure du tablier :  

Ossature mixte (bi-poutre) lancée Caisson BP construit par encorbellements successifs

... en vue de minimiser la sensibilité de la construction par rapport aux crues et minimiser le risque financier


82

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principaux choix de conception Carapace en sur-épaisseur de béton prévue sur la face amont des piles vis-à-vis du risque d'abrasion par les chocs de blocs charriés :


83

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principaux choix de conception Planning des travaux adapté aux impératifs de délais courts et périodes cycloniques :


84

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Le projet de reconstruction du pont sur la rivière St-Étienne sur l'île de la Réunion Principaux choix de conception Prise en compte du risque sismique : 

Classement de l'ouvrage en catégorie III



Dimensionnement selon les 2 configurations du lit (actuel et abaissé)



Blocage longitudinal sur P5 et transversal sur tous les appuis



Robustesse non-optimale mais fonctionnement en service (effet T°C) privilégié par l'équipe de conception du fait de la faible occurrence des séismes à la Réunion

Mesures compensatoires vis-à-vis des enjeux environnementaux : 

Déviation des lits vifs



Pêches électriques



Suivi environnemental du chantier


85

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Conclusions - Plusieurs exemples de gestion convenable des risques dans les projets d'OA (yc hors contexte Eurocodes) basés sur l'expérience, l'état de l'art, le bon sens et des réflexions et décisions conjointes entre les différents partenaires (concepteurs, BE, M. Oeuv, M. Ouvr, spécialistes des aléas...) - Le Sétra travaille actuellement sur un guide méthodologique « Application de l'analyse des risques sur les ouvrages d'art » destiné à formaliser une démarche structurée d'analyse des risques - Certains pays (notamment anglo-saxons) sont en avance sur la formalisation de l'analyse des risques comme outil d'aide à la prise de décision :  



Proba (Risque) = Proba (Aléa) x Proba (Défaillance/Aléa) Coût probable du risque = Coût engendré x Proba (Risque) prise de décision basée sur comparaison entre :  

L'investissement initial Le coût probable du risque


86

Exemples de gestion des risques dans le cadre de projets d'ouvrages d'art sur le territoire national : Conclusions

Mais certains aspects sociaux subjectifs ou moralement difficiles à quantifier :  





Coût de la vie humaine Notion d'« acceptation du risque », différente selon les types de risques (ex : voiture/avion) et types de sociétés (croyances...) Prise en compte de l'inflation+taux d'intérêt : la même somme n'a pas la même valeur selon qu'elle est investie de suite ou potentiellement dépensée dans 50 ans Difficulté à assumer la prise de risque : comment expliquer aux victimes le choix délibéré de ne pas avoir plus investi pour leur sécurité...


87

3. Le Programme et les choix fondamentaux Carte des valeurs des charge de neige à prendre en compte sur le territoire national


88

3. Le Programme et les choix fondamentaux Carte de la valeur de base de la vitesse de référence en France


89

3. Le Programme et les choix fondamentaux Catégories de site définissant la classe de rugosité Catégorie 0 Mer ou zone côtière exposée aux vents de mer ; lacs et plans d'eau parcourus par le vent sur une distance d'au moins 5 km


90

3. Le Programme et les choix fondamentaux Catégories de site définissant la classe de rugosité

rase campagne, aéroport

rase campagne

Catégorie II Rase campagne, avec ou non quelques obstacles isolés (arbres, bâtiments, etc.) séparés les uns des autres de plus de 40 fois leur hauteur 91 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

91


Catégorie IIIa Campagne avec des haies ; vignobles ; bocages ; habitat dispersé


92


bocage dense

zone industrielle

Catégorie IIIb Zones urbanisées ou industrielles ; bocage dense ; vergers 93 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

93

94


ville forêt Catégorie IV Zones urbaines dont au moins 15 % de la surface sont recouverts de bâtiments dont la hauteur moyenne est supérieure à 15 m ; forêts Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

94

3. Le Programme et les choix fondamentaux Valeurs de calcul indicatives des forces statiques équivalentes à l'impact d'un véhicule sur des éléments soutenant des structures liées au-dessus ou à proximité de chaussées Catégorie de trafic

Force Fdx Force Fdy [kN] [kN]

Autoroutes et routes régionales, nationales et principales

1000

500

Routes régionales en zone rurale

750

375

Routes en zone urbaine

500

250

- les voitures

50

25

- les camions

150

75

Cours d'immeubles et garages parkings avec accès pour :


95

3. Le Programme et les choix fondamentaux Valeurs de calcul indicatives des forces statiques équivalentes à l'impact sur le tablier et les superstructures dans la direction de la circulation

Catégorie de trafic

Valeur de calcul de la force statique équivalente Fdx [kN]

Autoroutes, routes régionales, nationales et principales

500

Routes régionales en zone rurale

375

Routes en zone urbaine

250

Cours d'immeubles et garages parkings

75


96

3. Le Programme et les choix fondamentaux Deux classes pour les chocs de train Classe A structures qui surplombent ou jouxtent une voie ferrée en service occupées en permanence ou lieu de rassemblement temporaire ou à plusieurs niveaux

Classe B structures massives qui surplombent ou jouxtent une voie ferrée en service ponts routiers bâtiments à un seul niveau pas occupés en permanence pas lieu de rassemblement temporaire 97 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

97

3. Le Programme et les choix fondamentaux Valeurs indicatives des forces dynamiques engendrées par l'impact d'un bateau

Maritime

Type de convoi ou de bateau

Longueur (m)

Masse m (tonnes)

Force Frontale (kN)

Force Latérale (kN)

I

Péniche

30-50

200 – 400

2 000

1 000

II

Kast-Campinois

50-60

400 – 650

3 000

1 500

III

« Gustav König »

60-80

650 – 1 000

4 000

2 000

IV

Classe Europe

80-90

1 000 – 1 500

5 000

2 500

Va

Grands Rhénans

90-110

1 500 – 3 000

8 000

3 500

Vb

Pousseur + 2 barges

110-180

3 000 – 6 000

10 000

4 000

VIa

Pousseur + 2 barges

110-180

3 000 – 6 000

10 000

4 000

VIb

Pousseur + 4 barges

110-190

6 000 – 12 000

14 000

5 000

VIc

Pousseur + 6 barges

190-280

10 000 – 18 000

17 000

8 000

VII

Pousseur + 9 barges

300

14 000 – 27 000

20 000

10 000

Classe CEMT

Fluvial


98

3. Le Programme et les choix fondamentaux Etat

Situation de projet

E.L.U. Sécurité des personnes et/ E.L.S. ou la sécurité de la Fonctionnement de la structure, incluant structure ou des éléments éventuellement les états structuraux en utilisation précédant un effondrement normale, confort des structural (par exemple : personnes, aspect de la perte d'équilibre, construction déformation excessive, rupture, fatigue...)

Durable





Transitoire





Accidentelle



Sismique






99

3. Le Programme et les choix fondamentaux Les données et besoins Profil en long : contrainte de gabarit 

Trafic supposé futur - Développement économique



Usage particulier voie franchie (colis encombrant)

Profil en travers 



Accessibilité aux Personnes à Mobilité Réduite (loi du 11 février 2005 décret n°2006-1657 – 2006-1658 – arrêté 15 janvier 2007) Choix des dispositifs de sécurité

Passerelle 

Modes d'utilisation envisagés (foule)



Critères de confort


100

3. Le Programme et les choix fondamentaux Deux classes de trafic 1ère classe desserte d'activités utilitaires lourdes trafic international important ouvrages larges en site urbain

2ème classe pour les compositions de trafic les plus courantes sur les réseaux routiers et autoroutiers français


101

3. Le Programme et les choix fondamentaux Deux catégories de trafic

Nature du trafic ●

Longue distance

●

Moyenne distance

●

Local


102

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition de l'aléa sismique Sismicité nationale

Zonage actuel PS92

Nouvelle carte d’aléa présentée en Nov. 2005

(Arrêté fixant le nouveau zonage réglementaire prévu courant 2009)


103

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition de l'aléa sismique Sismicités régionale et/ou locale Effets de site

Effet topologique

Proximité de failles actives

Effet géologique Coefficient de sol de 1,0 à 1,8 selon classes de sol 104 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

104

105

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition de l'aléa sismique Effets induits Liquéfaction

Chutes de blocs et glissements de terrain

Niigata (Japon, 1964)

Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

105

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition de l'aléa sismique Le rôle du maître d'ouvrage vis-à-vis de la caractérisation et de la réduction des aléas - Caractérisation de l'aléa (investigations géologiques + éventuellement sismologiques pour caractériser la classe du sol et préciser aléa local, effets de sites, effets induits...)

- Réduction/suppression de l'aléa (ex : traitement de sol % liquéfaction, stabilisation de falaise...)

- Réduction de l'exposition à l'aléa (choix de l'implantation de l'ouvrage...)


106

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Catégories d'importance Catégorie d'importance

Bâtiments

Ponts

IV

Bâtiments dont l'intégrité en cas de séisme est d'importance vitale pour la protection civile

III

Bâtiments dont la résistance aux séismes est importante compte tenu des conséquences d'un effondrement

Ponts dont l'importance est critique pour le maintien des communications

II

Bâtiments courants n'appartenant pas aux autres catégories

Ponts situés sur les autoroutes et les routes principales

I

Bâtiments d'importance mineure pour la Autres ponts sécurité des personnes


107

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Catégories d'importance – Précisions apportées par les futurs arrêtés Catégorie d'importance (coef γI )

Ponts

Catégorie d'importance (coef γI )

Bâtiments dont l'intégrité en cas de IV (γI=1,4) séisme est d'importance vitale pour la protection civile

Ponts dont l'importance est critique pour le maintien des communications

III (γI=1,4)

Bâtiments dont la résistance aux III (γI=1,2) séismes est importante compte tenu des conséquences d'un effondrement

Ponts situés sur les autoroutes et les routes principales

II (γI=1,2)

II (γI=1,0) Bâtiments courants n'appartenant pas aux autres catégories

Autres ponts

I (γI=1,0)

Bâtiments

I (γI=0,8) Bâtiments d'importance mineure pour la sécurité des personnes 108 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

108

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Niveaux de performance visés « La démarche de dimensionnement est basée, en ce qui concerne la résistance sismique des ponts, sur l’exigence générale d’après laquelle les communications d’urgences doivent être maintenues, avec une fiabilité appropriée, après l’événement sismique de calcul. » EC8-2 §2.1(1) :

Exigence de non-effondrement, de fonctionnalité d’urgence et de réparabilité sous séisme ultime. §2.2.2 :

Exigence de minimisation des dommages sous séisme de service (implicite). §2.2.3 :


109

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Niveaux de performance visés


110

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Possibilités offertes par l'approche probabiliste L'approche probabiliste EC8 est basée sur l'acceptation d'une probabilité de défaillance associée à la probabilité de dépasser un niveau de séisme de période de retour 475 ans sur une durée d'utilisation de l'OA évaluée à 100 ans.

Soit une probabilité de défaillance « acceptée » de :  

< 20% sur la durée de vie totale de l'OA < 0,2% par an


111

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Possibilités offertes par l'approche probabiliste Garder le même niveau de fiabilité conduit à considérer :  

Un séisme + fort si durée utilisation > 100 ans Un séisme + faible si durée utilisation < 100 ans

Exemples : - OA durée de vie 120 ans

->

a = 1,07 a475

- OA provisoire 20 ans

->

a = 0,57 a475

- Phase construction 2 ans

->

a = 0,26 a475

(EC8-2 Annexe A informative)

- Séisme ELS

->

a = 0,40 a475

(futur arrêté bâtiments)


112

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Définition des enjeux Le rôle du maître d'ouvrage vis-à-vis de la définition des enjeux - Définition de la catégorie d'importance (cat. I, II ou III) - Spécification de la durée d'utilisation prévue et de la période de retour de référence (éventuellement > 475 ans) - Spécification éventuelle de niveaux de performance particuliers (niveau de service post-sismique immédiat, limitation des réparations...)

- Prise en compte ou non du séisme en phase de construction - Prise en compte ou non d'un séisme ELS (protection de certains équipements – jdc, dispositifs de sécurité, circulabilité immédiate... ex : SNCF) 113 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

113

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Critères de vulnérabilité Régularité structurelle Configurations à géométries régulières

Configurations à géométries irrégulières

Ponts courbes ou biais


114

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Critères de vulnérabilité Dispositions anti-sismiques

Butées

Amortisseurs

Robustesse (ductilité) des piles


115

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Critères de vulnérabilité L'EC8 propose un choix entre différentes conceptions parasismiques : B – Conception ductile

(coef. de comportement q > 1)

A – Conception élastique - Calculs aisés - Structure intacte en cas de séisme - Sollicitations très importantes si sismicité élevée - difficile à dimensionner - peu économe en coût et quantités de matière

- Sollicitations sismiques efficacement abaissées et maîtrisées (zones fusibles, efforts plafonnés) - Coûts raisonnables même si sismicité élevée - Dispositions constructives contraignantes - Structure partiellement endommagée en cas de séisme (réparations à prévoir)


116

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Critères de vulnérabilité L'EC8 propose un choix entre différentes conceptions parasismiques : C – Conception basée sur isolation / amortisseurs - Sollicitations sismiques efficacement abaissées et maîtrisées (efforts + déplacements) - Structure intacte en cas de séisme - Coûts élevés - Calculs complexes - Contraintes inspections / maintenance des dispositifs


117

3. Le Programme et les choix fondamentaux Séisme – Critères de vulnérabilité Le rôle du maître d'ouvrage vis-à-vis de la réduction de la vulnérabilité (en collaboration et à l'initiative du M. d'oeuvre) - Choix d'une typologie structurelle (régularité géométrique) (+ la structure est régulière, + son comportement dynamique est sain et + les analyses sont fiables...)

- Choix conceptuels (matériaux, légèreté, conception élastique, ductile ou amortisseurs, valeur du coefficient de comportement... )

- Protections extérieures vis-à-vis des risques induits (ex : écrans pare-blocs, merlons, fosses...)

- Suivi / entretien régulier (notamment dispositifs spécifiques « amortisseurs ») + inspections / réparations post-sismiques le cas échéant 118 Le 10 mars 2009 CETE Méditerranée

118

Le_programme_et_les_choix_fondamentaux-2.pdf

Recommend Documents