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> MÉTALUNE ÉDITION DU SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS SPÉCIALISTES DE TRAVAUX DE RÉPARATION ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES (STRRES) / NOVEMBRE 2014

Réparation et rénovation

des structures métalliques

Sommaire

2 I Retour au sommaire II Métal I Réparation et rénovation des structures métalliques I

FAME - Version 2 I Novembre 2014 I

SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS SPÉCIALISTES DE TRAVAUX DE RÉPARATION ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES (STRRES)

SOMMAIRE

1.1 Historique des matériaux métalliques en ouvrages d'art .....................................

1.1.1 Introduction

1.1.2 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 Evolution métallurgique

1.1.3.4.2 Cas des aciers à résistance améliorée à la corrosion atmo

sphérique .

1.1.3.4.3 Cas des aciers moulés ..............................................................

1.1.3.5 Les évolutions dimensionnelles ..........................................................

Sommaire

I Métal I Réparation et rénovation

des structures métalliques I

FAME - Version 2 I Novembre 2014 II

Retour au sommaire I

SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS SPÉCIALISTES DE TRAVAUX DE RÉPARATION ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES (STRRES)

3 .......................28

1.2.1 Rappel des règlements et normes ..................................................................28

1.2.1.1 Les règlements ........................................................................

............28

1.2.1.2 Les normes françaises ........................................................................

..31

1.2.1.2.1 Les aciers de construction d'usage général .......................................31

1.2.1.2.2 Les aciers à haute limite d'élasticité pour constr

uctions soudées .........31

1.2.1.2.3 Les autres aciers ........................................................................

..32

1.2.1.3 Les normes européennes.......................................................................33

1.3.1 Défauts rencontrés sur matériaux métalliques anciens ......................................34

1.3.2 Datation et caractérisation des matériaux .......................................................37

1.4.1 La corrosion

.....................39

1.4.2 La fragilité

........................49

1.4.3 La fatigue

.........................55

1.4.4 Déconsolidation des assemblages

1.4.5 Comportement au feu des structures métalliques

1.4.6. Autres pathologies

...........64

2 LA REPARATION DES OUVRAGES METALLIQUES

2.1.1 Généralités sur la démarche de diagnostic et le projet

de réparation ...............68

2.1.2 Méthodes et techniques de réparation et renforcement des str

uctures ...........69

2.1.2.1 Remplacement d'éléments endommagés .............................................69

2.1.2.2 Ajout de matière ........................................................................

......71

2.1.2.3 Déconsolidation d'assemblages rivés ...................................................73

2.1.2.4 Eviter les zones de concentration de contraintes,

améliorer le comportement à la fatigue ...........................................................75

2.1.2.5 Eviter ou limiter la corrosion .............................................................77

2.1.2.6 Utilisation des chaudes de retrait ......................................................78

2.1.2.7 Appareils d'appui

.....80 .........84

2.2.1 Introduction

.....................84

2.2.1.1 Définitions

...............84

2.2.1.2 Matériaux supports

..85

2.2.2 Notions de métallurgie du soudage .............................................................85

2.2.3 Les déformations au soudage ....................................................................91

2.2.4 Défauts métallurgiques au soudage ............................................................92

2.2.4.1 Fissuration à chaud ........................................................................

..92

2.2.4.2 Arrachement lamellaire

2.2.4.3 Fissuration à froid ........................................................................

....94

Sommaire

4

I Métal I Réparation et rénovation

des structures métalliques I

FAME - Version 2 I Novembre 2014 II

Retour au sommaire I

SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS SPÉCIALISTES DE TRAVAUX DE RÉPARATION ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES (STRRES)

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 fil-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 deso

llicitation ...........

2.3.2.2 Catégories d'assemblages boulonnés suivant le mode de f

onctionnement ...

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 .....................................

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 ...................................................

Sommaire

I Métal I Réparation et rénovation

des structures métalliques I

FAME - Version 2 I Novembre 2014 II

Retour au sommaire I

SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS SPÉCIALISTES DE TRAVAUX DE RÉPARATION ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES (STRRES)

2.3.6 Exécution des assemblages boulonnés

2.3.6.1 Exécution des assemblages non précontraints ........................................130

2.3.6.2 Exécution des assemblages précontraints ..............................................131

2.3.6.3 Préparation des assemblages ...............................................................131

2.3.6.3.1 Diamètre des trous .....................................................................131

2.3.6.3.2 Usinage des trous .......................................................................131

2.3.6.3.3 Tolérances de perçage .................................................................131

2.3.6.3.4 Choix des dimensions des boulons .................................................132

Diamètres des boulons

Longueur des vis

..132

Ecrous

................132

Rondelles

............132

2.3.6.3.5 Espacements des boulons - Pinces ................................................133

2.3.6.3.6 Emploi de fourrure ......................................................................133

2.3.6.3.7 Préparation des surfaces de frottement .........................................134

2.3.6.3.8 Serrage des boulons HR ..............................................................135

2.3.7 Contrôle du serrage des boulons après exécution des assem

blages précontraints. 137

2.3.7.1 Généralités

................137

2.3.7.2 Contrôle par desserrage et resserrage de l'écrou ...................................137

2.3.7.3 Contrôle par surserrage de l'écrou ........................................................138

2.3.8 Les différents types de boulons .....................................................................138

Les boulons - système HR ........................................................................

.......138

Les boulons - système HV ........................................................................

.......138 Les boulons HRC ........................................................................ ...................138

Les boulons hexagonaux injectés ......................................................................139

Les rivelons ou boulons sertis ........................................................................

..140

2.3.9 Réparation par assemblages boulonnés

2.3.9.1 Généralités sur les assemblages ...........................................................141

2.3.9.2 Remplacement de boulons ...................................................................141

2.3.9.3 Assemblages mixtes ........................................................................

....141

2.3.10 Pathologie des assemblages boulonnés .......................................................142

............144

2.4.1 Généralités ........................................................................

........................144

2.4.2 Mode de sollicitation des assemblages rivés ...................................................145

Effort perpendiculaire à l'axe du rivet (cisaillement) ...............................................146

Effort parallèle à l'axe du rivet (traction) ..............................................................146

2.4.3 Historique réglementaire et normatif .............................................................147

2.4.3.1 L'aspect réglementaire : rivets ..............................................................147

2.4.3.2 L'aspect normatif ........................................................................

........149

2.4.3.3 Assemblages rivés - Dispositions constructives .......................................150

2.3.3.3.1 Conditions de distance des rivets ...................................................151

2.3.3.3.2 Conditions d'épaisseur des pièces assemblées ................................151

2.3.3.3.3 Section de calcul ........................................................................

.152 5 6

I Métal I Réparation et rénovation

des structures métalliques I

FAME - Version 2 I Novembre 2014 II

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SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS SPÉCIALISTES DE TRAVAUX DE RÉPARATION ET RENFORCEMENT DE STRUCTURES (STRRES)

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 ......................................................

2.4.5 La pathologie des assemblages rivés ........................................................

2.4.5.1 Défauts de pose ........................................................................

2.4.5.2 Corrosion

2.4.5.3 Déconsolidation des rivets et assemblages ........................................

2.4.5.4 Rupture des rivets ........................................................................

Sommaire

Les définitions des termes concernant la construction métallique et les termes métallurgiques sont regroupés dans les glossaires : http://www.otua.org/LexV0/Accueil.html

Préambule

ThèmeThème

I Retour au sommaire I

7

PRÉAMBULE

D 'une façon générale les techniques et méthodes de constru ction classiques sont employées en réparation, mais celles-ci doivent prendre en compte les spécificités des matériaux employés au cours du temps. Les procédés d'é laboration des matériaux métalliques et les techniques d'assemblages ont évolué au fur et à mesur e du développement industriel. Il convient donc de procéder à des travaux de réparation en bon ne connaissance des propriétés des matériaux, des modes d'assemblages, des règles de dimension nement 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 d

ébut du

XX

ème

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 d

es recherches sur la soudabilité métallurgique des aciers.

Ce guide s'applique à la réparation des ouvrages d'art métalliques à l'exclusion 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 compré-

hension des phénomènes, tels qu'un historique des matériaux métalliques employés, des règlements et normes, un inventaire des techniques de réparation... . Ces extraits bibliogra- phiques sont actualisés, compte tenu de l'évolution normative t rès active dans le domaine de la construction métallique. De nombreux extraits sont empruntés au Guide du Maître d'oeuvre - du SETRA (2001) qui concerne la construction des ouvrages métalliques. Nous proposons le renvoi à ce document de ré férence pour les phases où réparation et construction neuve se confondent pour les procé dures appliquées. La revue 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 surquotesdbs_dbs23.pdfusesText_29

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