Protection parasismique ultérieure de piles de viaducs

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Des montagnes déchiquetées, un risque sismique élevé et un viaduc à moitié terminé en forme de fer à cheval – telle était la situation dans les Andes colombiennes. Après des années d'interruption des travaux, le problème a été résolu grâce à une prouesse technique : les piles du viaduc menacées ont été dotées d'une isolation sismique ultérieure avec des appuis à glissement. Pour ce faire, ils ont été sciés à la base et soulevés. Les isolateurs ont un coefficient de frottement très élevé de 7 %, que seuls les isolateurs MAURER ont permis d'atteindre.

La traversée des Andes (Cruce de la cordillera central) de Bogota à la côte ouest a été envisagée dès 1902. Le grand projet a débuté vers 2010, le viaduc le plus important et le plus complexe étant le "Yarumo blanco", du nom d'un arbre légendaire des Andes. En 2015, la construction a été interrompue pendant des années. Cela avait aussi des raisons politiques, mais lors de la reprise du projet de construction, on a constaté, entre autres problèmes, que le viaduc à moitié terminé ne répondait pas aux normes sismiques établies entre-temps.

Piliers courts menacés par les tremblements de terre

Le viaduc d'environ 640 m de long se dresse dans une jungle montagneuse accidentée du "Departamento del Quindío" et s'enroule en forme de fer à cheval autour d'un bloc rocheux avec une inclinaison de 5 %. La géométrie complexe ainsi que la sismicité élevée dans la région ont nécessité une amélioration du viaduc.

Le point crucial était la différence de hauteur des 10 piliers du viaduc, de 20 à 50 mètres. Cette différence de hauteur se traduit par des piliers raidis différemment, ce qui, en cas de séisme, surcharge les piliers les plus bas (axes 2, 3, 7, 8 et 11). Les mouvements sismiques horizontaux ont été estimés jusqu'à 600 mm dans toutes les directions.

Les doubles appuis lisses isolent, dissipent, centrent et dérivent

Afin d'éviter tout dommage, ces cinq piliers ont été isolés chacun par quatre appuis SIP®-D de MAURER. SIP® est l'abréviation de Sliding Isolation Pendulum (palier à rotule). Le "D" (double) signale que les isolateurs ont deux surfaces concaves (au lieu d'une). Ainsi, le déplacement horizontal est réparti de manière égale sur deux surfaces. Les appuis SIP® D peuvent donc être construits plus petits et plus légers. Cela permet de gagner de la place, du temps et de l'argent.

Les appuis SIP® ont quatre fonctions :

• Ils isolent les piliers de la base et permettent jusqu'à ±600 mm de mouvement horizontal dans toutes les directions.
• En même temps, ils limitent les mouvements par un frottement interne élevé de 7 %, en transformant l'énergie cinétique en chaleur (dissipation).
• Ils recentrent élastiquement les piliers dans leur position initiale après un tremblement de terre.
• Ils transmettent des charges verticales d'environ 14 MN.

Un coefficient de frottement élevé est déterminant

En raison de la forte sismicité, une capacité d'amortissement particulièrement élevée des appuis lisses oscillants était requise. Sebastian Patino, conseiller technique pour les systèmes antisismiques chez MAURER, explique : "On a calculé que le coefficient de frottement requis était de 7 %. Seul MAURER pouvait le garantir, grâce au matériau de glissement breveté MSM®". Le matériau de glissement MAURER peut être réglé de manière ciblée sur certains coefficients de frottement et présente d'autres avantages par rapport au téflon (PTFE) traditionnel. C'est pourquoi les isolateurs peuvent être construits plus petits et ont une durée de vie au moins 5 fois plus longue (50 ans).

Il a été la première fois que des appuis SIP®-D avec MSM® ont été installés en Colombie. "Nous avons donc participé activement à la conception, à l'adaptation et à la conception constructive des isolateurs", rapporte Patino. De plus, MAURER a dû démontrer les performances de ses isolateurs en les testant sur le banc d'essai sismique de l'EUCENTRE de Pavie.

Montage ultérieur sous des piliers sciés

Normalement, les appuis sont placés en haut des piliers, directement sous le tablier du pont. Mais aucun isolateur n'était prévu sur les piliers déjà bétonnés de manière monolithique. L'installation ultérieure des isolateurs nécessitait un découplage du tablier du pont et des piliers, ce qui n'était réalisable qu'au pied des piliers en raison de la construction. C'est pourquoi une installation spectaculaire a eu lieu durant l'été 2021 : avec sciage, soulèvement, insertion des isolateurs et abaissement. Détails :

1. Le pilier rectangulaire est renforcé juste au-dessus du socle par une structure en béton en forme de parallélépipède. Le socle et le parallélépipède présentent déjà des cavités pour la fixation des plaques d'ancrage.
2. 8 structures de soutien tout autour du parallélépipède maintiennent le pilier en place grâce à des presses de compression.
3. Une scie à câble diamanté coupe le pilier horizontalement.
4. 4 presses sous le parallélépipède soulèvent le pilier d'environ un demi-mètre.
5. 4 appuis SIP®-D sont insérés et ancrés. Ils mesurent 1,8 x 1,3 m et mesurent environ 1 m de haut.
6. Abaissement lent des piliers sur les isolateurs.

Une vidéo de l'Institut national des routes (Instituto Nacional de Vías) montre l'action : 

Le viaduc a été inauguré le 24.11.21 par le président Iván Duque Márquez. 

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