PONTS METALLIQUES ET MIXTES

par Doc genie civil
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Résistance à la fatigue


 PONTS METALLIQUES ET MIXTES

Guide de conception et de justifications
Résistance à la fatigue


   Introduction

La norme expérimentale P 22-311 publiée par l’AFNOR, qui reproduit intégralement la norme européenne provisoire ENV 1993-1-1 avec son Document d’Application Nationale, l’ensemble appelé « Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – et Document d’Application Nationale – Partie 1-1: Règles générales et règles pour les bâtiments », est parue en décembre 1992 ; le phénomène de fatigue y est traité au chapitre 9. 

En même temps, les travaux du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) ont permis la maîtrise des éléments de trafic routier. Ces éléments ont notablement contribué à faire progresser les études du phénomène de fatigue dans les Ouvrages d’Art et rendent nécessaire le regroupement des informations éparses, bien qu’encore incomplètes sur le sujet, en un document simple et accessible aux projeteurs. 
Tel est l’ambition de ce guide, fruit d’un travail collectif associant le SETRA, le CTICM et la SNCF. Il est destiné à évoluer selon les progrès des connaissances mais devrait, dès maintenant par son existence, contribuer à améliorer la qualité et la durabilité de nos ouvrages métalliques et mixtes.
Le phénomène de fatigue désigne la dégradation progressive des structures soumises à des sollicitations fluctuantes ou répétées, qui se traduit par l’apparition et le développement de fissures, endommageant ces structures et pouvant les amener à la ruine par rupture brutale
Le dommage physique que subissent ces structures est l’amorçage et la propagation de microfissures au cours du temps ; il peut être quantifié par une notion arbitraire mais vérifiée par des essais, appelée D, pour dommage par fatigue, ou aussi endommagement par fatigue. C’est un paramètre sans dimension, de valeur comprise entre G et 1, défini et utilisé pour rendre compte de l’état d’avancement de la fissuration. 
La capacité d’un élément de structure à résister à la fatigue est caractérisée par sa durée de vie à la fatigue. Celle-ci est définie par le nombre de cycles d’étendues de contrainte l’ayant conduit à la ruine. La notion plus concrète pour le projeteur est la durée de vie de calcul qui est la durée de référence pendant laquelle l’élément se comporte en sécurité vis-à-vis de la fatigue
De nombreux facteurs peuvent avoir une influence notable sur la durée de vie à la fatigue des éléments. Il est largement admis maintenant et par simplification que les facteurs les plus importants pouvant être retenus pour les justifications sont les nombres de cycles (N) et les étendues de contrainte nominale (Aa) dans les éléments, leur géométrie et l’exécution de leur assemblage. 
La géométrie et l’exécution des assemblages sont caractérisées par la notion de catégorie des détails d’assemblage. La contrainte nominale est la contrainte dans le métal de base calculée selon la théorie élastique simple de la résistance des matériaux, à l’exclusion de tous les effets de concentration de contrainte. L’étendue de contrainte nominale, Aa, est la différence algébrique entre deux extrêma successifs d’un cycle de contrainte nominale. 

   Au sommaire:

a. introduction

  • 1. definitions 
  • 2. domaine d’application 

b. principes et méthodologie

  • l cycles et étendues de contrainte
  • 2. courbes de resistance a la fatigue
  • 3. classification des détails constructifs 
  • 4. loi d’endommagement de palmgren-miner 
  • 5. méthodes de vérification a la fatigue 

c. application aux ponts-routes 

  • 1. charge de fatigue Bf 
  • 2. vérification simplifiée a la fatigue avec le camion Bf
  • 3. dispositions constructives
  • 4. conséquences de la prise en compte de la fatigue des ponts-routes
  • 5. règles et conseils complémentaires pour le calcul des ponts-routes 

d. application aux ponts-rails

  • 1. méthodes de justification
  • 2. loi d’interaction pour la justification des connecteurs
  • 3. trains-types pour la fatigue
  • 4. combinaisons de trafic 

e. parachèvement

  • 1. généralités 
  • 2. meulage
  • 3. refusion tig
  • 4. grenaillage de précontrainte 
  • 5. martelage 

f. references

  • g. annexe 1 – connaissance du trafic routier et fatigue
  • g. annexe 2 – évolution liée aux Eurocodes
  • g. annexe 3 – influence de la fissuration de la dalle béton
  • g. annexe 4 – clauses pour les cahiers de charges des ponts-routes

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