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Niveau: Supérieures
IGUE OLABODE YEAR 2008/09 PROJET DE FIN D'ETUDES 2008 – 2009 Recherche sur l'évaluation de la durée de vie à la fatigue des ponts-routes Par IGUE Olabode Génie civil, Juin 2009 Tuteurs : Jamshid Mohmmadi (I.I.T.) – Cyrille Chazallon (I.N.S.A.A.) Institut National des Sciences Appliquées Département Génie Civil 24 boulevard de la Victoire – 67084 Strasbourg Cedex – France Illinois Institute of Technology Department of Civil Engineering Chicago, Illinois 60616
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IGUE OLABODE YEAR 2008/09 PROJET DE FIN D'ETUDES 2008 – 2009 Recherche sur l'évaluation de la durée de vie à la fatigue des ponts-routes Par IGUE Olabode Génie civil, Juin 2009 Tuteurs : Jamshid Mohmmadi (I.I.T.) – Cyrille Chazallon (I.N.S.A.A.) Institut National des Sciences Appliquées Département Génie Civil 24 boulevard de la Victoire – 67084 Strasbourg Cedex – France Illinois Institute of Technology Department of Civil Engineering Chicago, Illinois 60616
- réparation des fissures
- sélection des ponts représentatifs
- fatigue des ponts
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- fatigue
- ponts-routes
- rupture des systèmes de structure et des ponts routiers
- département génie
- département de génie civil, d'architecture et de génie de l'environnement
PROJET DE FIN D’ETUDES 2008 2009 Recherche sur l’évaluation de la durée de vie à la fatigue des ponts-routes Par IGUE Olabode Génie civil, Juin 2009
Tuteurs : Jamshid Mohmmadi (I.I.T.) – Cyrille Chazallon (I.N.S.A.A.) Institut National des Sciences Appliquées Département Génie Civil 24 boulevard de la Victoire – 67084 Strasbourg Cedex – France IGUE OLABODE
Illinois Institute of Technology Department of Civil Engineering Chicago, Illinois 60616
YEAR 2008/09
Research on Fatigue Life Estimation of Highway Bridges
PROJET DE FIN D’ETUDES Auteur : IGUE OlabodePromotion : GC 5 Titre : Recherche sur l'évaluation de la durée de vie à Soutenance : 16/06/2009 la fatigue des ponts-routes Structure d’accueil : Civil Engineeering Laboratory à Illinois Institute of Technology, Chicago, Illinois, USA Nb. de pages : 57 (sans annexes) Nb. de références : 8 Résumé: Le rapport présente l'utilisation de données d’amplitudes de contraintes pour l’évaluation et la prévision de la durée de vie des ponts-routes. L'étude examine quinze ponts situés dans l'Illinois pour une évaluation d’endommagement à la fatigue. Tous les ponts se composent de poutres en acier avec des tabliers en béton armé. Seule la superstructure a été étudiée pour les dommages potentiels de fatigue aux poutres principales en acier. L'état courant de chaque pont a été surévalué en se basant des dommages de fatigue induits dans les composants critiques du pont et de son existence face au phénomène de la fatigue. Les composants les plus critiques étudiés sont les poutres reconstituées soudées en acier recouvertes par des plaques soudées. Des données d’amplitudes de contraintes compilées pour chaque pont ont été employées avec une méthode déterministe pour estimer leur durée de vie à la fatigue. Les résultats ont été alors employés pour analyser l’influence de l'augmentation du poids des camions et de la croissance du trafic sur la durée de vie à la fatigue des ponts. L'étude a indiqué que la croissance seule de la charge des camions est partiellement responsable de l’augmentation de l’endommagement à la fatigue des ponts. Tandis que, la croissance du trafic affecte plus sévèrement ces ponts. Avec l'augmentation de la charge des camions seulement, le pourcentage des ponts qui ont une durée de vie supérieure à 75 ans baisse de 50% à 37.5%. Si on considère la croissance du trafic, plus aucun pont n’a une durée de vie supérieure ou égale à 75 ans. Enfin on constate un raccourcissement de durée de vie de 73% en moyenne si on considère simultanément l'effet de l'augmentation de la charge des camions et de la croissance du trafic. Mots-clés: Ponts-routes, poutres principales en acier, endommagement à la fatigue, prévision, la vie à la fatigue, amplitude de contraintes, augmentation de charge, croissance de trafic.
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YEAR 2008/09
Research on Fatigue Life Estimation of Highway Bridges
Remerciements
Je tiens à remercier toutes les personnes qui m'ont aidé lors de mon stage et qui ont contribué à en faire une belle et agréable période de formation professionnelle. Je tiens à remercier plus particulièrement
IGUE OLABODE
Mon tuteur Jamshid MOHAMMADI: Professeur et Président du Département de génie civil, d'architecture et de génie de l'environnement, d'Illinois Institute of Technology, Chicago, Illinois, États-Unis. Il a suivi et contrôlé mon projet durant tout mon stage. Il m'a aidé dans mon travail en me donnant des conseils et des idées et a aussi en faisant preuve d'une grande souplesse et autonomie.
Mon tuteur Cyrille Chazallon: Professeur à l'INSA de Strasbourg, pour avoir suivi ma progression et le travail accompli.
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Research on Fatigue Life Estimation of Highway Bridges
Sommaire
Sujet ................................................................................................................................... Page Liste des figures.........................................................................................................................v Liste des tables .........................................................................................................................vi Liste des abbréviations et correspondance des unités ............................................................. vii PROJET DE FIN D’ETUDES ..............................................................................................................................1 Introduction ..................................................................................................................................................1 1. Précédentes recherches à Illinois Institute of Technology (I.I.T.) .........................................................2 1.1. Fiabilité à la fatigue et à la rupture des systèmes de structure et des ponts routiers .................2 1.2. Investigations expérimentales sur l’origine et le début de la fatigue dans les métaux ...............3 2. Les données de l’amplitude de contraintes dans les ponts..................................................................4 2.1. Définition de l’amplitude de contraintes......................................................................................4 2.2. Les données de contraintes dues aux surcharges d’exploitation .................................................5 2.3. Méthode d’instrumentation et utilisation de jauges de déformation .........................................6 3. Evaluation de la durée de vie des ponts ...............................................................................................8 3.1. Sélection des ponts représentatifs ...............................................................................................8 3.2. Description des composants critiques des ponts ...................................................................... 13 3.3. Endommagement à la fatigue et la procédure d’endommagement ......................................... 15 4. Estimation de l’endommagement à la fatigue................................................................................... 16 4.1. Historique de la fatigue.............................................................................................................. 16 4.2. Procédure d’évaluation de la durée de vie à la fatigue ............................................................. 16 4.3. Variables importantes intervenant dans les études à la fatigue ............................................... 21 5. Evaluation de la durée de vie à la fatigue des quinze ponts.............................................................. 24 5.1. Effets de l’augmentation légale de la charge des camions........................................................ 29 5.2. Effets de la croissance du trafic ................................................................................................. 31 5.3. Effets combinés de l’augmentation de la charge et de la croissance du trafic ......................... 33 5.4. Commentaires: ........................................................................................................................... 36 6. Inspection et réparation des fissures de fatigue ............................................................................... 37 IGUE OLABODE YEAR 2008/09
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6.1. Généralités ..................................................................................................................................... 37 6.2. Méthodes d’inspection des fissures dues à la fatigue ............................................................... 38 6.3. Réparation des fissures.............................................................................................................. 41 6.4. Comment éviter les futurs problèmes de fissures..................................................................... 44 7. Résumé du projet............................................................................................................................... 45 Conclusion et recommandations ............................................................................................................... 46 REFERENCES ............................................................................................................................................... 48 ANNEXES .................................................................................................................................................... 49
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