Réparation et rénovation des structures métalliques

par Doc genie civil
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Réparation et rénovation des structures métalliques


   Introduction

D’une façon générale les techniques et méthodes de construction classiques sont employées en réparation, mais celles-ci doivent prendre en compte les spécificités des matériaux employés au cours du temps. Les procédés d’élaboration des matériaux métalliques 
et les techniques d’assemblages ont évolué au fur et à mesure du développement industriel. Il convient donc de procéder à des travaux de réparation en bonne connaissance des propriétés des matériaux, des modes d’assemblages, des règles de dimensionnement utilisées lors de la construction. Plus particulièrement, les matériaux métalliques ont fait l’objet d’évolutions importantes. Ainsi, l’utilisation de la fonte, des fers puddlés, puis des aciers, met en évidence des caractéristiques très différentes, mais l’évolution elle-même des aciers, depuis le début du XXème siècle, montre aussi des caractéristiques et comportements très variables qu’il convient d’intégrer dans tout projet de réparation. L’évolution la plus importante pour les aciers est constituée par l’aptitude à la soudabilité qui est apparue progressivement à partir des années 1930 parallèlement au développement des techniques de soudage et des recherches sur la soudabilité métallurgique des aciers. 
Ce guide s’applique à la réparation des ouvrages d’art métalliques à l’exclusion des ouvrages en alliage d’aluminium et de la partie suspension des ouvrages suspendus et à haubans. Il est élaboré par regroupement de documents existants et intègre différents extraits bibliographiques nécessaires à la compréhension des phénomènes, tels qu’un historique des matériaux métalliques employés, des règlements et normes, un inventaire des techniques de réparation…. Ces extraits bibliographiques sont actualisés, compte tenu de l’évolution normative très active dans le domaine de la construction métallique. De nombreux extraits sont empruntés au Guide du Maître d’œuvre – Travaux de construction en acier du SETRA (2001) qui concerne la construction des ouvrages métalliques. Nous proposons le renvoi à ce document de référence pour les phases où réparation et construction neuve se confondent pour les procédures appliquées. La revue Ponts Métalliques n° 20 de l’OTUA représente également un document de référence pour la connaissance des matériaux employés. 
La version initiale de ce guide a été publiée avant la publication de la norme NF EN 1090 2 Exécution des structures en acier et des structures en aluminium – Partie 2 : Exigences techniques pour les structures en acier, devenue depuis le référentiel de tous travaux sur structures métalliques. Cette norme regroupe en un seul document l’ensemble des éléments concernant l’exécution des ouvrages. Le sommaire de cette norme figure en annexe 4.
Si vous avez des questions en relation avec les mots clés suivants:

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Ce document apportera des réponses à vos questions

   Au sommaire:

PRÉAMBULE

1 LES MATERIAUX, LA CONSTRUCTION ET LA PATHOLOGIE DES OUVRAGES

  • 1.1 Historique des matériaux métalliques en ouvrages d’art
  • Introduction 
  • Rappel de métallurgie et propriétés des métaux 
  • 1.1.2.1 Rappels de métallurgie 
  • 1.1.2.2 Les propriétés des matériaux métalliques
  • 1.1.3 LES MATÉRIAUX EMPLOYÉS
  • 1.1.3.1 La fonte
  • 1.1.3.2 Fer puddlé 
  • 1.1.3.3 Les aciers anciens
  • 1.1.3.3.1 Principaux modes d’élaboration de l’acier 
  • 1.1.3.3.1.1 Le procédé Bessemer
  • 1.1.3.3.1.2 Le procédé Thomas-Gilchrist.
  • 1.1.3.3.1.3 Le procédé Martin-Siemens
  • 1.1.3.3.2 Caractéristiques métallurgiques des aciers anciens
  • 1.1.3.4 Aciers modernes
  • 1.1.3.4.1 Évolution métallurgique
  • 1.1.3.4.2 Cas des aciers à résistance améliorée à la corrosion atmosphérique
  • 1.1.3.4.3 Cas des aciers moulés
  • 1.1.3.5 Les évolutions dimensionnelles
  • 1.2 Historique des règlements et normes en ouvrages d’art métalliques
  • 1.2.1 Rappel des règlements et normes
  • 1.2.1.1 Les règlements
  • 1.2.1.2 Les normes françaises
  • 1.2.1.2.1 Les aciers de construction d’usage général
  • 1.2.1.2.2 Les aciers à haute limite d’élasticité pour constructions soudées
  • 1.2.1.2.3 Les autres aciers
  • 1.2.1.3 Les normes européennes.
  • 1.3 Défauts et caractérisation des matériaux 
  • 1.3.1 Défauts rencontrés sur matériaux métalliques anciens
  • 1.3.2 Datation et caractérisation des matériaux
  • 1.4 Principales pathologies des ouvrages métalliques
  • 1.4.1 La corrosion 
  • 1.4.2 La fragilité
  • 1.4.3 La fatigue
  • 1.4.4 La pathologie des assemblages rivés
  • 1.4.5 La pathologie des assemblages boulonnés
  • 1.4.6 La pathologie des assemblages soudés
  • 1.4.7 Comportement au feu des structures métalliques
  • 1.4.8 Autres pathologies

2 LA REPARATION DES OUVRAGES METALLIQUES 

  • 2.1 Méthodes et techniques de réparation
  • 2.1.1 Généralités sur la démarche de diagnostic et le projet de réparation
  • 2.1.2 Méthodes et techniques de réparation et renforcement des structures 
  • 2.1.2.1 Remplacement d’éléments endommagés
  • 2.1.2.2 Ajout de matière
  • 2.1.2.3 Déconsolidation d’assemblages rivés
  • 2.1.2.4 Eviter les zones de concentration de contraintes, améliorer le comportement à la fatigue
  • 2.1.2.5 Eviter ou limiter la corrosion
  • 2.1.2.6 Utilisation des chaudes de retrait
  • 2.1.2.7 Appareils d’appui 
  • 2.2 Réparation par soudage
  • 2.2.1 Introduction
  • 2.2.1.1 Définitions
  • 2.2.1.2 Matériaux supports
  • 2.2.2 Notions de métallurgie du soudage
  • 2.2.3 Les déformations au soudage
  • 2.2.4 Défauts métallurgiques au soudage
  • 2.2.4.1 Fissuration à chaud
  • 2.2.4.2 Arrachement lamellaire
  • 2.2.4.3 Fissuration à froid
  • 2.2.5 Techniques de soudage
  • 2.2.5.1 Types d’assemblages soudés, types de soudures
  • 2.2.5.2 Choix de la classe de qualité des assemblages soudés
  • 2.2.5.3 Les procédés de soudage
  • 2.2.5.3.1 Principes généraux
  • 2.2.5.3.2 Soudage à l’arc avec électrode enrobée (n° 111 de la norme)
  • 2.2.5.3.3 Soudage à l’arc avec l-électrode fusible fourré, sans protection de gaz (n° 114 de la norme)
  • 2.2.5.3.4 Soudage à l’arc des goujons (n° 784 de la norme) 
  • 2.2.5.4 Choix des produits consommables pour soudage
  • 2.2.5.5 Les défauts des soudures
  • 2.2.5.6 Contrôle des soudures
  • 2.2.6 L’exécution des travaux
  • 2.2.6.1 Soudage : qualifications
  • 2.2.6.2 Soudage : Documents fournis par l’entrepreneur
  • 2.2.6.3 Soudage : Travaux en atelier
  • 2.2.6.4 Soudage : Travaux sur chantier 
  • 2.2.7 Recommandations relatives aux matériaux métalliques anciens
  • 2.2.7.1 Cas du fer puddlé
  • 2.2.7.2 Cas des aciers anciens
  • 2.2.7.3 Cas des aciers modernes
  • 2.2.7.4 Cas particuliers : aciers autopatinables
  • 2.3 Réparation par boulonnage
  • 2.3.1 Généralités
  • 2.3.2 Catégories d’assemblages boulonnés 
  • 2.2.2.1 Catégories d’assemblages boulonnés suivant le mode desollicitation
  • 2.3.2.2 Catégories d’assemblages boulonnés suivant le mode de fonctionnement
  • 2.3.2.3 Récapitulation des différentes catégories d’assemblages boulonnés
  • 2.3.3 Assemblages boulonnés à utiliser pour les ponts
  • 2.3.3.1 Assemblages non précontraints
  • 2.3.3.2 Assemblages précontraints sollicités par des efforts perpendiculaires à l’axe des boulons 
  • 2.3.3.3 Assemblages précontraints sollicités par des efforts parallèles  à l’axe des boulons 
  • 2.3.4 Historique réglementaire et normatif
  • 2.3.4.1 L’aspect réglementaire : boulons à haute résistance
  • 124 2.3.4.2 L’aspect normatif
  • 2.3.4.2.1 Boulons ordinaires
  • 2.3.4.2.2 Boulons à haute résistance
  • 2.3.4.3 Indications normalisées et marquage NF des boulons
  • 2.3.4.4 Production étrangère – Boulons HV
  • 2.3.5 Calcul des assemblages boulonnés
  • 2.3.5.1 Calcul des assemblages non précontraints
  • 2.3.5.2 Calcul des assemblages précontraints
  • 2.3.6 Exécution des assemblages boulonnés
  • 2.3.6.1 Exécution des assemblages non précontraints
  • 2.3.6.2 Exécution des assemblages précontraints
  • 2.3.6.3 Préparation des assemblages
  • 2.3.6.3.1 Diamètre des trous
  • 2.3.6.3.2 Usinage des trous
  • 2.3.6.3.3 Tolérances de perçage
  • 2.3.6.3.4 Choix des dimensions des boulons
  • Diamètres des boulons
  • Longueur des vis
  • Ecrous 
  • Rondelles
  • 2.3.6.3.5 Espacements des boulons – Pinces
  • 2.3.6.3.6 Emploi de fourrure
  • 2.3.6.3.7 Préparation des surfaces de frottement
  • 2.3.6.3.8 Serrage des boulons HR
  • 2.3.7 Contrôle du serrage des boulons après exécution des assemblages précontraints
  • 2.3.7.1 Généralités
  • 2.3.7.2 Contrôle par desserrage et resserrage de l’écrou 
  • 2.3.7.3 Contrôle par surserrage de l’écrou
  • 2.3.8 Les différents types de boulons
  • Les boulons – système HR
  • Les boulons – système HV
  • Les boulons HRC
  • Les boulons hexagonaux injectés
  • Les rivelons ou boulons sertis
  • 2.3.9 Réparation par assemblages boulonnés
  • 2.3.9.1 Généralités sur les assemblages
  • 2.3.9.2 Remplacement de boulons
  • 2.3.9.3 Assemblages mixtes
  • 2.4 Réparation par rivetage
  • 2.4.1 Généralités
  • 2.4.2 Mode de sollicitation des assemblages rivés
  • Effort perpendiculaire à l’axe du rivet (cisaillement)
  • Effort parallèle à l’axe du rivet (traction)
  • 2.4.3 Historique réglementaire et normatif
  • 2.4.3.1 L’aspect réglementaire : rivets
  • 2.4.3.2 L’aspect normatif
  • 2.4.3.3 Assemblages rivés – Dispositions constructives
  • 2.3.3.3.1 Conditions de distance des rivets
  • 2.3.3.3.2 Conditions d’épaisseur des pièces assemblées
  • 2.3.3.3.3 Section de calcul
  • 2.4.3.4 Assemblages rivés – Exécution des assemblages
  • 2.3.3.4.1 Perçage des trous
  • 2.4.3.4.2 Assemblage
  • 2.4.3.4.3 Contrôle des rivets
  • 2.4.3.4.4 Travaux de réparation : dérivetage
  • 2.4.4 La pratique de réparation par rivetage 

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