Le risque d'incendie pour les ponts cas du pont Mathilde · J. Berthellemy / Incendies sur les ponts métalliques / cas du pont Mathilde 1/32 ... Dégâts sur la culée: 1ère auscultation

Colloque « LE PONT » Toulouse - 8 et 9 octobre 2013

J. Berthellemy / Incendies sur les ponts métalliques / cas du pont Mathilde 1/32

J. BERTHELLEMYSétra

Rencontres « LE PONT »

Toulouse8 et 9 octobre 2013

Le risque d'incendie pour les pontscas du pont Mathilde



Risque pour les ponts : l’incendie

Parution prochaine d’un guide sur les risques liés à l’incendie pour tous les types de ponts, préparé avec la DRIEA et l’IFSTTAR

Conseils pour les maîtres d’ouvrages sur la marche à suivre après l’incendie

Guide Sétra - Céréma



Sinistre du pont Mathilde à Rouen

Rouen, le 29 octobre 2012, rive gauche de la Seine à proximité de la foire Saint Romain



Deux foyers :

- sur le pont- sous le pont

Sur le pont, un camion-citerne transportant des hydr ocarburesplus de 20 000 litres de gasoil et 9 000 litres de super se renverse

Vers 10 heures 30

Une partie de ce combustible se déverse sous le pon tSous le pont, véhicules forains stationnés là …



Localisation de l’incendie :

ILE LACROIX

ILE LACROIX

SeineSeine

Projet du Sétra 1976-1977 réalisé par Quille + CFEM

Bra

s na

vig

ué

Pla

isan

ce



Circulation des fum ées :

Échauffement de toute la travée,longue de 115 m du tablier Suden dalle orthotropede franchissement du bras entre l’île Lacroixet la rive gauchede la Seine.

Pont construit par CFEM ( Eiffage CM ) en 1978,devenu depuis propriété du Conseil Général Seine Maritime.CG76

Photo prise depuis l’île Lacroix



Vue d ’ensemble



Pas de victime

Le chauffeurdu camiona pu s’échapper



Dégâts sur l’ouvrage

- Béton armé des culées,- Blocage des appareils d’appui- Joints de chaussée hors d’usage

et surtout :

- Platelage très déformé sur 40m environ- Déformations des poutres dans cette zone,

en particulier de la poutre aval sur les12 premiers mètres modélisés

La navigation sera rétablie après les premières inv estigations.Le pont restera fermé jusqu’à réparation définitive e n 2014.

Mesures immédiates prises par le Conseil Général de Seine Maritime :Coupure complète des circulations fluviale et routi ère.

Le présent exposé est purement pédagogique. Ses info rmations sommaires sont extraites des rapports du Comité d’Ex pertsassociant CG76 et Ministère ( MEDDE ).



Dégâts sur la culée : 1ère auscultation au marteau

• épaufrures des angles saillants• écaillage de surface• micro-fissuration thermique

de refroidissement

Après purge au marteaudes dégradations de surface,• Pas de fissuration profonde

visible• Pas d’aciers apparents• Rosissement des granulats



Dégâts sur les appareils d ’appui

Pas de symptômes visibles à l’extérieur des potsÉtat du téflon des appareils glissant non visitableVérinage impossible car risqué du fait de l’état de la structure

Risque d’efforts dans la structures si les appareil s étaient bloquésD’où chauffage provisoire vis-à-vis du risque de rup ture fragile.Puis enregistrement des températures et des déforma tions …

Comparaison des déformations du tablier avec prise en compte de l'inertie thermique des matériaux : acier 115m - bé ton 154m

-28-27-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789

10111213141516

17/12/2012 00:00

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Temp_Moy - V °C

Dl calculé mm

Dl mesuré mm

T° beton °C

Analyse du Comitéd’Experts d’après les mesures SITES

Comportement rassurant

DRIEA



Dégâts sur les joints de chaussée

Ils restent largement ouvertscar le pont, dilaté par l’incendie, s’est déformé irréversiblement,puis refroidi.

Remarquer aussi lesoulèvement de la premièrepièce de pont



Dégâts sur le platelage m étallique orthotrope

Ondulations du platelage en accordéonLes pièces de pont se sont alternativementsoulevées et abaissées




Platelage bien conçu et bien réalisé




Déformations vues de dessous

à noter la couleurblanche de la peintureau plomben zonesintermédiaires.

Là où la peinturea disparu,la température a atteint au moins600 °°°°C



Dégâts sur les poutres

Déformations les plus spectaculaires sur les 12 premiers m de la poutre avale

Cartographie des températuresLà où la peinture a disparu,la température a atteint au moins 600 °°°°C



Dégâts sur les poutres

Aboutpoutreavale



Premières investigations sur les aciers

Objectif : Évaluer le risque de rupture fragile après un incen die

Vérifier que la structure métallographique de l’aci ern’a pas été dégradée si températures > 725 °°°°C puis trempe alors risque de structures fragiles ( bainitiques, martensitiques, … )

Moyens :- Ressuage des cordons de soudure des zones très déf ormées

- Dureté Vickers en de nombreux points in situappareil portatif à pointe diamant

- Répliques métallographiques en 10 points cruciaux in situ

Il s’agit d’investigations non destructivesÉviter les découpes inutiles dans des zones déformées !

- Essais Charpy sur petits prélèvements sur raidisse urs



Prélèvements pour essais Charpy

Essai Charpy

À –20°°°°C : Kv entre 61 et 137 J/cm²Dans les normes.

Raidisseursd’âme

Raidisseurs de platelage



Éléments de comparaison pour Kv

Courbes de transition pour les qualitésS460 ML et S355 J2 à titre de comparaison

Minimaux K2 requisen France pour

les ponts

Tôles normalisées

Aciersthermomécaniques

Si é > 80 mm car NL ou ML exigé( cf. détails Ec3-1-10 tableau 2.1 )

Pont MATHILDE après incendie

En attendant ces premiers résultats : poutre aval c hauffée fin décembre



Dureté Vickers

appareil portatif à pointe diamantpermettant la mesure in situ

( Institut de Soudure du Havre )



Répliques m étallographiques

Après attache chimique,la structure métallographiques’imprime in situ sur un film,qu’on examine.

( Institut de Soudure du Havre )

Prélèvement infimesur la structure( quelques atomes )



Rappel de m étallurgie

D'après les couleurs prises par la protection anticorrosion au minium de plomb, la température a atteint au moins 600°c.

Risque d'austénitisation :

Passage d'une structure cubique centré àune structure cubique face centré.

Problème :

Si le refroidissement est suffisamment rapide, risque de formation de martensite,structure fragile.

Ferrite Austénite



Risque de trempe

Hausse de la température (incendie)

+Refroidissement rapide (lance incendie pompier)

Risque de trempe martensitique (fragilisation)

Structure « classique » : ferrite (en blanc) + perlite (en noir)

Martensite : structure dure et fragile

Notion de métallurgie : + un acier est dur, + il est fragile (cassant). À l’exception d'un durcissement par baisse de la tai lle de grain (loi de Hall-Petch).



Résultats des m étallographies

- Métallographies par répliques : ( Contrôle non destructif )

- Choix de 9 points de répliques plus point de référence

( Sétra + IS )

- Polissage de la surface

- Attaque chimique

- Réalisation d'une empreinte

�� Examen de la microstructure

en laboratoire :

- Microstructure :

Structure ferrito-perlitique

Pas de trace de martensite



Dureté et analyse chimique sur échantillons

- Essais de dureté in situ : ( Contrôle non destructif )- Application d'un pénétrateur

pyramidal

- Mesure de l'empreinte

�� Dureté Vickers de l'acier

- Analyses chimiques par spectrométrie d'étincelle à Na ncy :

Non : Résultats en accord avec la norme de l'époque.(NF A 36-201)

Résultats compris entre 150 et 176 Hv, en accord avec les microstructures observées (estimation Rm 480 à 560 MPa ).

L'incendie modifie-t-il la composition chimique ?

Laboratoire du CETE de l’Est



Conclusion sur la m étallographie

- Métallographies :

Pas de modification notable de la microstructure.

- Essais de dureté :Résultats en accord avec les microstructures observ ées, et avec les caractéristiques mécaniques attendues.

- Analyses chimiques :

Résultats en accord avec les exigences normatives d e l'époque.

Il n'y pas eu de trempe martensitique dans les zones observées.

Pas de modifications métallurgiques importantes .



Calcul de la capacité portante résiduelle

Le CG76 décide de faire faire :

- des relevés topo laser de la déformée ( SITES )

- un modèle éléments finis( SETRA )

Modèle Code_Aster du Sétra( Code Aster : logiciel d’EdF R&D )



État de contraintes à vide ( décembre 2012 )

Contraintes de membrane + flexion coque fibre SUP sous l'effet de 1.35 x G + T

366 MPa en traction

1- Calcul 2e ordrematériau élastique

Contraintes de membrane sous l'effet de 1.35 x G + T

327 MPa en traction

Calcul 2e ordrematériau élastique



Calcul de la capacité portante résiduelle

2 - Calcul doublement non linéaire

- comportement plastique- avec effets de membrane ( 2e ordre ) Contraintes sous l'effet de

2 x G = 600 tonnesflexion coque fibre SUP et INF

À ce niveau de charge,on a encore convergence numérique.

σσσσmax = 377 MPa, mais les zones plastifiées sont très étendues !On serait au-delà des ELU réglementaires.



Lest pour la dépose

Réparation à l’identique prévue à quai

Les travaux, réalisés à quai, permettront :• de remplacer la section endommagée

( environ 40 m de la travée longue de 115 m ),• puis de rénover toute la protection anticorrosion

( après décapage délicat du minium de plomb ).

Autres scenarii écartés :• réparation de la travée sur place, avec palée en Se ine • remplacement complet de la travée• renforcements pour satisfaire aux eurocodes

Choix du Conseil Généralde Seine-Maritime :

Dépose complètepar voie fluviale,selon le même principe que lors de la pose initiale



Merci pour votre attentionMerci pour votre attention

Remerciements

- Conseil Général de Seine Maritime

- CGEDD

- DRIEA

- L’Institut de Soudure et SITES

- Laboratoire de Nancy, CETE de l’Est

- Laboratoire du CETE de Normandie

- et autres partenaires

Documents

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