défaillance des ouvrages génie civil - Pathologies et désordres

Pathologie et désordres des ouvrages génie civil

Introduction

Les principaux désordres rencontrés sur les ouvrages de génie civil et dans les bâtiments en béton peuvent être attribués :

■ au «vieillissement» de la structure en question, mais en réalité ce mot peut cacher, pudiquement, un sérieux manque d’entretien ;

■ à des causes accidentelles : chocs, incendies, surcharges, etc.

■ à des erreurs de conception, de construction, de réparation…

Cette classification est importante pour instruire le dossier mais, pour traiter les désordres, il est préférable de classer les causes d’abord selon les mécanismes mis en jeu, c'est-à-dire selon qu’ils sont la conséquence :

■ d’altérations d’origine physique ;

■ d’altérations d’origine chimique ;

■ de sollicitations mécaniques excessives.

> Il faut préciser, ensuite, si les causes sont :

■ d’origine purement mécanique ;

■ issues d’erreurs de conception, d’exécution ou de gestion (par exemple, insuffisance d’entretien, erreur commise lors d’une réparation…).

 

La deuxième étape qui porte sur «l’auscultation – le diagnostic – le pronostic» est essentielle. Elle doit permettre d’identifier la maladie, d’en estimer l’étendue et d’en identifier les causes. La qualité de ce diagnostic revêt une grande importance pour la réussite ou l’échec de la réparation, notamment sa durabilité.

LES MANIFESTATIONS DES DÉSORDRES

En allant du plus bénin au plus grave, il est possible de distinguer :

■ Les défauts sans conséquences importantes, telles que variations de teintes sur un même parement, efflorescences, taches noires, pommelages, fuites de laitance, bullage, marbrures, fissures superficielles, ... ;

■ Les défauts indiquant que l’évolution risque de se faire anormalement : carbonatation, ressuage, nids de cailloux, faïençage,… ;

■ Les défauts indiquant une évolution plus ou moins avancée : écaillage, fissuration, délamination… ;

■ Les défauts traduisant une modification du fonctionnement de la structure et ayant donc une incidence structurale : fissuration importante, déformation excessive… ;

■ Les défauts structuraux indiquant la proximité d’un état limite ultime et nécessitant une restriction de l’usage de l’ouvrage, voire sa mise hors service.

 

l’influence des défauts de conception et d’exécution et/ou des erreurs de gestion sur les dégradations du béton

Les défauts de conception et d’exécution sont la cause de nombreux dommages. Leurs

Origines sont diverses :

> Au stade de la conception :

■ la tendance de certains projeteurs à faire travailler le béton au maximum de ses possibilités conduit à des structures étriquées qui s’avèrent difficiles à réaliser sans défaut et qui sont donc plus sensibles au vieillissement,

·                    la non prise en compte de «l’effet d’échelle» par le projeteur, c'est-à-dire, lorsque la conception de la structure sort du domaine d’emploi visé par les règles de calcul (géométrie inhabituelle, matériaux nouveaux, armatures de précontrainte de très forte puissance, phénomènes, habituellement négligeables, mais devenant importants…), 

■ une modélisation de structure inadaptée pouvant conduire à sous-estimer l’importance des sollicitations (par exemple, dans les calculs aux éléments finis),

■ la non-prise en compte des tolérances d’exécution dans le calcul des sollicitations,

■ etc

> Au stade de la réalisation :

■ la mauvaise conception ou réalisation du ferraillage, se traduisant, par exemple, par des entassements d’armatures et donc des difficultés de mise en œuvre du béton, des recouvrements de barres situés tous dans la même section et très souvent des insuffisances d’enrobage,

■ la mauvaise formulation du béton, qui engendre une porosité et une perméabilité trop élevée facilitant ainsi la pénétration des agents agressifs,

■ la mise en œuvre de matériaux, dont les caractéristiques mécaniques diffèrent de celles prise en compte dans la note de calculs (par exemple, pour un béton un coefficient de fluage nettement supérieur à la normale),

■ la mauvaise réalisation des coffrages, qui entraîne des fuites de laitance (nids de cailloux), des déplacements des armatures (insuffisances d’enrobage), des hors-profils et divers autres défauts ou des blocages s’opposant aux premiers retraits,

■ les mauvaises conditions de transport du béton frais, en particulier par temps chaud, qui favorise, notamment, la ségrégation et le raidissement précoce,

■ la mauvaise mise en œuvre du béton, qui peut provoquer des défauts d’homogénéité, une ségrégation et des défauts de bétonnage,

■ le décoffrage sans précaution et/ou mauvaise manutention d’éléments de béton, qui peut entraîner des épaufrures, des fissures et des ruptures,

■ la mauvaise réalisation de la couche d’étanchéité, qui favorise la pénétration des agents agressifs puis l’apparition d’efflorescences, de stalactites et enfin la corrosion des armatures,

■ etc.

Au stade de la gestion :

■ l’absence de surveillance et d’entretien, en particulier de tous les éléments qui permettent de maîtriser l’action des eaux sur les structures (chape d’étanchéité, systèmes de drainage…),

■ l’augmentation des charges permanentes (par exemple, sur un pont, le rechargement de la couche de roulement sans un rabotage préalable),

■ les charges d’exploitation qui augmentent et deviennent de réelles surcharges,

■ etc

> Causes

Bien que la plupart des ouvrages de mauvaise conception aient naturellement disparus sous les actions climatiques, les crues…, il existe encore des ouvrages qui, pour des raisons d’économie, de rapidité d’exécution ou de facilité de construction présentent des anomalies : briques ou pierres de mauvaise qualité et sensibles au gel, maçonnerie de remplissage hourdée par des mélanges de chaux et de terre, absence de chape d’étanchéité, remblai argileux, fondations affouillables, des déformations et des fissures dues au tassements non maîtrisés du cintre ou des fondations mal fondées…

> Investigations

La surveillance continue et/ou périodique permet de constater la présence des désordres.

Ensuite, en fonction des désordres constatés, il faut effectuer les investigations adaptées pour

en déterminer les causes. Se reporter aux différents articles ci-après du présent paragraphe.

Exemples

1. La tour penchée de Pise, Pise

Nous allons lancer notre liste de défaillances architecturales avec probablement la plus célèbre. La tour de Pise, si vous ne le savez pas déjà, est un clocher indépendant associé à la cathédrale de Pise. Célèbre pour son aspect bancal, c'est une destination favorite pour les touristes ainsi qu'une opportunité de selfie drôle "à faire". Situé derrière la cathédrale, c'est la troisième structure la plus ancienne de la place de la cathédrale de la ville.

Pendant la construction, la tour a commencé à s'incliner. Une combinaison de fondations inadéquates et de terrains inadaptés a finalement conduit à la forme unique de la tour. L'inclinaison s'est progressivement aggravée pendant la construction et les constructeurs ont tenté de corriger le problème. Le plus observateur d'entre vous aura remarqué qu'il est en fait incurvé! Un peu comme une banane en pierre! Mais ce n'était pas suffisant. Au cours des siècles suivants, la tour a continué de couler à environ 1 mm par an. Des poids lourds ont été ajoutés à un côté de la tour à la fin des années 1990 pour tenter de sauver le bâtiment.

 

CNA Center, Chicago

Ouvert en 1972, le CNA Center est un immeuble de grande hauteur de 44 étages à Chicago. Le bâtiment a été conçu par Graham Anderson, Probst & White et peint en rouge vif. Vous ne pouvez pas vraiment le manquer! En 1999, un gros morceau de fenêtre s'est détaché et a chuté du 29e étage. Malheureusement, la fenêtre a causé un seul décès! Une enquête a révélé que la dilatation thermique en était la cause. Cela a déclenché un règlement de 18 millions de dollars et une remise à neuf ultérieure de toutes les fenêtres du bâtiment! Les fenêtres sont toujours surveillées mensuellement à ce jour!

 

Sur une note plus lumineuse, le Centre CNA est également célèbre pour ses écrans d'éclairage, allant du soutien aux équipes sportives à la célébration des fêtes nationales. Ceci est réalisé en utilisant une combinaison de lumières, de stores et même de découpes en panneaux de mousse!

 

https://www.chicagotribune.com/news/ct-xpm-2002-02-14-0202140305-story.html

Ray et Maria Stata Center, MIT

Conçu par l'architecte primé Frank Gehry, le Ray and Maria Stata Center a été ouvert en 2004. Il abrite les laboratoires d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT, le département de linguistique et de philosophie et le laboratoire des systèmes d'information et de décision. À la fin, il a été célébré pour sa conception angulaire audacieuse qui, dit-on, contestait les lois de la physique.

En 2007, le MIT a déposé une plainte pour négligence contre Gehry après que des défauts de conception et des problèmes structurels majeurs ont été identifiés. Des problèmes de drainage ont provoqué la fissuration des murs, des glaçons massifs suspendus de façon précaire pendant les mois d'hiver et même des moisissures ont poussé sur les murs extérieurs. Les travaux de réparation et de modification ont coûté à l'école plus de 1,5 million de dollars ! L'entreprise de construction, Skanska USA Building, a affirmé avoir averti l'architecte des problèmes de conception à de nombreuses reprises. Apparemment, cela est tombé dans l'oreille d'un sourd et "on leur a dit de procéder aux dessins originaux". Le porte-parole de la société a ajouté: "Il était difficile de faire fonctionner la conception d'origine".

Walkie-Talkie Centre, Londres

Le Walkie-Talkie Centre est un immeuble de bureaux primé dans le centre de Londres. Sa conception concave a été saluée comme un triomphe architectural, mais elle entraîne également de graves problèmes de santé et de sécurité. Peu de temps après son achèvement, des plaintes ont commencé à affluer concernant sa concentration de la lumière du soleil sur les rues locales. Un exemple notable a même blâmé la conception du bâtiment pour endommager les voitures en stationnement et rendre généralement les piétons assez mal à l'aise. Il peut faire tellement chaud que certains sont même capables de faire cuire des œufs dans la rue ! Incroyable !