Image vedette Par Martha T (05-23-13 Skagit Bridge Collapse) , via Wikimedia Commons

Les défaillances de ponts peuvent entraîner des blessures, des pertes de vie et des dommages matériels d’une ampleur égale à celle des accidents d’avion, des attaques terroristes et des catastrophes naturelles. C’est pourquoi les concepteurs de ponts, les ingénieurs, les ouvriers de la construction, les gestionnaires et les inspecteurs prennent leur travail très au sérieux. La meilleure façon pour eux de prévenir les accidents catastrophiques est de comprendre les facteurs qui provoquent la défaillance des ponts.

Dans cet article, nous allons révéler les principales raisons pour lesquelles les ponts sont sérieusement compromis ou s’effondrent, ainsi que les leçons tirées de ceux qui ont échoué à cause de – ou survécu malgré – ces facteurs.

Une combinaison de problèmes

La principale raison pour laquelle les ponts échouent est un mélange de facteurs qui, s’ils se produisaient individuellement, ne provoqueraient pas l’effondrement d’un pont. Cependant, lorsqu’ils se produisent tous en même temps, ils entraînent des conséquences dévastatrices. Par exemple, des vents violents peuvent ne pas suffire à provoquer l’effondrement d’une structure. Cependant, lorsqu’ils frappent un pont dont la structure est trop rigide pour leur résister, cela entraîne une défaillance.

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Le pont I-35W sur le fleuve Mississippi à Minneapolis s’est effondré soudainement en août 2007. La cause officielle a été attribuée à des plaques de gousset trop fines qui se sont déchirées le long d’une ligne de rivets.

Le problème : Les plaques avaient supporté un fort volume de trafic pendant 40 ans. Il a fallu un facteur secondaire, le poids supplémentaire des équipements de construction stationnés sur le pont à ce moment-là, pour déclencher la rupture. Autre facteur contributif : L’usure des goussets n’avait pas été identifiée avant le début de la construction parce que les inspections du pont avaient été manquées.

Donc, bien que les goussets aient été identifiés comme la cause profonde de cet effondrement dévastateur, ce sont en réalité trois facteurs distincts qui se sont réunis et qui ont conduit au désastre.

Problèmes d’infrastructure

Selon l’American Society of Civil Engineers, les ponts aux États-Unis obtiennent une note médiocre de C+ pour l’entretien et la sécurité. Le groupe rapporte qu’un pont sur neuf dans le pays est considéré comme structurellement déficient, et l’âge moyen des ponts aux États-Unis est de plus de 42 ans. L’âge et l’état des ponts sont un facteur contribuant à de nombreux effondrements récents.

Un point positif : L’équipement moderne facilite l’inspection des ponts vieillissants pour rechercher les problèmes structurels potentiels.

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L’effondrement du pont I-5 Skagit River en 2013 est imputé à des problèmes liés à l’infrastructure. Une charge surdimensionnée traversant le pont a été la cause immédiate de l’incident. Cependant, de nombreuses restrictions de poids avaient été imposées aux véhicules traversant le pont, car il avait été déclaré fonctionnellement obsolète. Cette désignation signifie qu’il ne disposait pas des structures et systèmes redondants qui seraient nécessaires si le pont était construit aujourd’hui. L’effondrement aurait pu être évité si le pont vétuste avait été renforcé ou remplacé plus tôt, en tirant parti des normes plus sûres d’aujourd’hui.

Inondations

Le climat changeant d’aujourd’hui et les événements météorologiques extrêmes qui y sont associés causent davantage de dommages aux ponts liés aux inondations. La plupart de ces dommages ne sont pas dus uniquement à l’eau. Pendant une inondation, les rivières ramassent des débris, tels que des arbres et des bâtiments, et les poussent avec force contre les ponts, entraînant l’emportement de leurs fondations et la rupture des éléments structurels.

La plupart des effondrements se produisent sur des ponts qui ont été construits il y a longtemps, lorsque les concepteurs ne pouvaient pas imaginer le genre de tempêtes auxquelles ils devraient résister aujourd’hui. C’est une leçon importante pour les concepteurs de ponts. Ils doivent planifier des structures et des systèmes de drainage capables de résister aux tempêtes d’aujourd’hui et à des événements météorologiques potentiellement plus extrêmes à l’avenir.

Les pluies extrêmes qui se sont abattues sur la Louisiane en août 2016 ont causé des dommages importants liés aux inondations sur les ponts de Walsh Road et de Stein Road dans la paroisse de Tangipahoa, nécessitant leur remplacement. Bien que les dommages causés à deux ponts locaux relativement petits puissent ne pas sembler être un gros problème, leur fermeture pendant plus de six mois a causé un impact économique important pour une région qui se remet des tempêtes. Une meilleure planification, notamment l’installation de systèmes de drainage des eaux pluviales ou le renforcement des ponts, aurait pu éviter ces difficultés.

Événements inattendus

En matière de construction de ponts, les ingénieurs ne savent tout simplement pas ce qu’ils ne savent pas. D’innombrables incidents de ponts se produisent en raison de problèmes imprévus liés à la structure ou à la conception.

La bonne nouvelle : La modélisation et les essais informatiques permettent aux ingénieurs de voir plus facilement comment les différentes conceptions de ponts résistent à un large éventail et à une combinaison de conditions inattendues. Il est tout de même important qu’ils intègrent des redondances dans les structures afin de couvrir les possibilités inconnues dans le monde d’aujourd’hui qui évolue rapidement.

Le pont Tsing Ma à Hong Kong fait partie des plus longs ponts suspendus du monde. Il est construit sur un site qui subit des tremblements de terre, des vents extrêmes, des eaux agitées et des typhons. Avant d’être achevé en 1997, il a fait l’objet d’importants essais en modèle réduit, en soufflerie et sur ordinateur. Cela a conduit à des innovations qui ont amélioré la conception de ce pont et des autres qui ont suivi.

Accidents

Que ce soit un camion qui heurte un poteau de soutien, un train qui tombe des rails ou un bateau qui entre en collision avec une fondation, les accidents sont l’une des principales raisons pour lesquelles les ponts sont endommagés ou s’effondrent. Les ingénieurs des ponts doivent prévoir tous les types d’incidents, y compris ceux causés par les véhicules qui existent aujourd’hui et ceux comme les voitures sans conducteur, les plus gros pétroliers océaniques et les navires de croisière, ainsi que les drones sans pilote qui pourraient avoir un impact sur les ponts dans un avenir proche et lointain.

En 1982, un avion a décollé de l’aéroport national de Washington et 30 secondes plus tard, s’est écrasé sur le pont de la 14e rue au-dessus du fleuve Potomac. Sept véhicules circulant sur le pont ont été percutés par l’avion et ont foncé dans l’eau glacée. Quatre des personnes qui s’y trouvaient ont péri. Étonnamment, seuls quelques centaines de pieds de glissière de sécurité et de mur sur le côté du pont ont été arrachés. C’est un témoignage de la force et de la durabilité de la structure construite près du centre du capitole de la nation.

Incidents de construction

Certains ponts ne sont jamais achevés. Ils échouent pendant la construction. Une leçon tirée de ces incidents est qu’il est tout aussi important pour les concepteurs et les ingénieurs de planifier tous les aspects de la construction du pont étape par étape, en analysant l’impact des nouvelles phases sur les précédentes.

En 1907, une défaillance épique du pont s’est produite pendant la construction dans la ville de Québec. Les concepteurs ont été informés que le pont pesait huit millions de livres de plus que prévu à un certain moment du processus de construction. Cependant, ils n’ont pas jugé que c’était un problème suffisamment important pour faire des ajustements. Peu après, un ingénieur sur place a remarqué que la structure du pont commençait à se déformer. Cependant, d’autres n’ont pas pris cette observation au sérieux, affirmant que les poutres étaient déformées lors de leur livraison. Peu de temps après, la structure s’est effondrée, tuant 75 travailleurs. En fin de compte, il a été déterminé que les poutres n’étaient pas adéquates pour supporter la charge supplémentaire de huit millions de livres.

Fautes de conception et erreurs de fabrication

Bien que cela devienne moins fréquent que par le passé, certains ponts s’effondrent presque immédiatement après leur achèvement en raison d’erreurs de conception importantes ou de problèmes liés aux matériaux utilisés dans le processus de construction. Des inspections fréquentes tout au long du processus de construction peuvent fournir les « yeux neufs » nécessaires pour identifier les problèmes et les défauts. De nouveaux types d’ascenseurs et d’équipements permettent aux inspecteurs d’accéder plus facilement aux zones difficiles d’accès des ponts.

Le pont original de Tacoma Narrows a été construit pour traverser le Puget sound dans l’État de Washington en 1940. Près de quatre mois après son ouverture au public, il s’est effondré dans l’eau.

Le problème : Un défaut de conception le faisait violemment trembler sous l’effet du vent. Ce pont, surnommé « Galloping Gertie », est toujours référencé dans les manuels d’ingénierie comme un exemple de la façon de NE PAS construire de ponts dans les zones de vents extrêmes.

Encendres

Les incendies contribuaient autrefois beaucoup plus aux défaillances de ponts qu’aujourd’hui. La raison ? Plus de ponts étaient autrefois construits en bois hautement inflammable. Cependant, les incendies peuvent toujours démolir un pont, en particulier lorsque des collisions de camions ou de camions-citernes ou des incidents de construction conduisent à des incendies extrêmement chauds qui peuvent faire fondre les composants en acier de l’infrastructure.

Une mesure que les concepteurs de ponts peuvent prendre pour éviter les conflagrations surchauffées : protéger l’infrastructure des services publics sur les ponts afin que les lignes de gaz, d’électricité et autres ne causent pas ou ne contribuent pas aux incendies.

Le Liberty Bridge de Pittsburgh, âgé de 88 ans, a été considérablement endommagé en raison d’un incendie lié à la construction en septembre 2016. Une étincelle provenant d’un outil de soudage a enflammé un tuyau en plastique hautement inflammable et une bâche. Le feu a brûlé si fort qu’il a plié une poutre en acier critique de 30 pieds de long de six pouces. La poutre était conçue pour supporter une pression de 2,4 millions de livres. Des contreventements et des traitements thermiques ont été nécessaires pour la ramener dans l’alignement structurel.

Séismes

Bien que rares, les effondrements de ponts causés par des séismes peuvent être dévastateurs. Les ponts qui se balancent ou leurs sections effondrées sont souvent les images vidéo et fixes iconiques que les gens associent à ces puissants événements naturels. Les ingénieurs des ponts ont trouvé des moyens de construire des ponts plus légers et d’ajouter de la flexibilité et de la rigidité aux bons endroits, ce qui lui donne plus de chances de survivre aux séismes et aux répliques les plus violents.

Qui peut oublier les images de la section du pont de la baie de San Francisco – Oakland qui s’est effondrée lors du séisme de Loma Prieta en 1989 ? Heureusement, cet effondrement dévastateur n’a coûté qu’une seule vie. D’importantes améliorations ont été apportées au pont après l’incident, notamment le remplacement des rivets existants par des rivets plus solides et traités thermiquement et l’ajout de poutres caissons diagonales qui assurent une plus grande stabilité lorsque le pont oscille d’un côté à l’autre.

Conclusion

La meilleure façon d’éviter les défaillances de pont est de s’attendre à ce qu’elles se produisent et de les planifier. C’est la seule façon de protéger le public contre les blessures, les pertes de vie, les dommages matériels et la destruction. Vous souhaitez en savoir plus sur les moyens d’améliorer la conception et la qualité de la construction des ponts ? Contactez un fournisseur expérimenté pour en savoir plus.