Le dommage dans la semelle inférieure
Le 25 septembre 2018, un ouvrier a découvert une fissure. Le terminal a fermé le jour même. Deux poutres situées au-dessus de Fremont Street étaient concernées. Le moment exact de la rupture est resté inconnu. Après les investigations et les réparations, le Transit Center a rouvert le 1er juillet 2019. Rapport de revue indépendante, p. 1 et 8
Les poutres en I soudées supportaient le parc en toiture ainsi que, par des suspentes à mi-portée, le niveau des bus situé en dessous. Leurs semelles avaient une épaisseur de 4 pouces, soit 101,6 mm. La plaque de liaison de la suspente traversait une fente dans la semelle inférieure. À côté se trouvaient des découpes supplémentaires réalisées par coupage thermique à l'extrémité de la soudure bout à bout à pleine pénétration de la semelle. Les ruptures se sont amorcées aux angles rentrants de ces découpes, dans le métal de base près de la soudure. Rapport de revue indépendante, p. 3–8 et 10
Des petites fissures à la rupture fragile
LPI, Inc., la société chargée de l'investigation, a reconstitué l'enchaînement suivant. Le coupage thermique a créé des microfissures dans une couche superficielle martensitique dure. Pendant le soudage qui a suivi, des fissures plus grandes et localisées, dites fissures de type « pop-in », se sont développées en deux endroits. Les charges et les contraintes résiduelles de soudage ont ensuite conduit à une rupture rapide. La ténacité à mi-épaisseur de la tôle était particulièrement faible ; les valeurs de l'essai de flexion par choc Charpy sur éprouvette à entaille en V, mesurées au quart de l'épaisseur, satisfaisaient en revanche à la spécification du projet. LPI, conclusions, p. 185–186
Cela explique aussi pourquoi l'examen des seules charges extérieures ne suffit pas. Selon LPI, les contraintes normales de service ne suffisaient pas, à elles seules, à déclencher la rupture de la semelle inférieure. Sur les poutres comparables de First Street, les découpes n'ont été réalisées qu'après le soudage bout à bout des semelles. L'investigation a attribué leur comportement différent à des contraintes résiduelles plus faibles et à l'absence de fissures de type « pop-in ». Il n'en découle aucune consigne générale imposant de réaliser ces découpes après soudage. La séquence de fabrication doit être adaptée au détail considéré. LPI, p. 185–186
Le rapport de revue indépendante qualifie expressément l'enchaînement reconstitué d'hypothèse de défaillance. Toutes les origines de rupture ne présentaient pas de fissure de type « pop-in ». Il ne s'agit donc pas d'une séquence chronologique observée intégralement. Rapport de revue indépendante, p. 15–16
Ce qu'indique une valeur de ténacité
L'essai de flexion par choc Charpy mesure l'énergie absorbée par une éprouvette entaillée lors de sa rupture sous un choc. Cette valeur permet des comparaisons et la vérification d'une exigence définie. Elle ne constitue toutefois pas un paramètre de ténacité à la rupture directement utilisable pour évaluer une fissure présente dans un composant. La température d'essai fait également partie du résultat. Une valeur isolée en joules, sans les conditions d'essai, ne permet pas de conclure à la sécurité d'un détail donné. TWI : essai Charpy
Une évaluation par la mécanique de la rupture exige des données appropriées sur le matériau. Des essais adaptés peuvent fournir des paramètres tels que K, J ou CTOD. Leur choix et leur transposabilité au composant nécessitent une évaluation par des spécialistes compétents. TWI : essais de ténacité à la rupture
Une tâche commune à la conception et à la fabrication
À titre d'enseignement pratique tiré par la rédaction, les intervenants devraient répondre ensemble à trois questions dès l'approbation du détail : Quels endroits sont critiques vis-à-vis de la fissuration ? À quel stade de fabrication peuvent-ils être contrôlés ? Quelle décision découle d'un constat ?
Un plan ne devrait donc pas seulement décrire le composant fini. Lorsque la séquence de fabrication influe sur le résultat, elle doit figurer dans les documents de fabrication convenus. Le plan de contrôle doit y correspondre. Si une zone devient difficile d'accès par la suite, le contrôle nécessite un point d'arrêt approprié. Une indication consignée n'est utile que lorsque les responsables en clarifient la signification et décident d'une reprise, d'un nouveau contrôle ou d'un blocage de la libération du composant.
Cet article n'évalue pas le respect des obligations contractuelles de l'époque et n'applique pas rétroactivement une norme allemande actuelle à l'ouvrage américain.
Prévention du dommage
Pour un détail comparable, l'investigation et les sources techniques conduisent à l'approche actuelle suivante en matière de contrôle et de décision. Il s'agit d'une déduction de la rédaction, et non de la preuve qu'il aurait été possible de garantir la prévention du dommage historique.
- Point de décision critique
- Approbation du détail des découpes et de la soudure, puis libération du composant fabriqué avant sa mise en place.
- Méthode actuelle appropriée
- Examen conjoint du détail et de la fabrication ; recherche qualifiée des fissures de surface sur les faces de coupe accessibles, essais appropriés du matériau et, si nécessaire, évaluation par la mécanique de la rupture. Le rapport d'investigation documente notamment un contrôle par magnétoscopie fluorescente ; son intégration dans un plan de contrôle de fabrication doit faire l'objet d'une qualification distincte.
- Constat détectable
- Indications de fissures détectables, disposition défavorable du détail ou données matériau insuffisantes pour l'évaluation. Un constat doit être évalué en fonction de sa position et de son étendue.
- Mesure requise
- Suspendre la libération du composant lorsqu'un constat critique reste non élucidé. Revoir le détail ou la fabrication dans les règles de l'art, compléter les justifications nécessaires et vérifier l'efficacité de la mesure.
- Limite
- L'accessibilité, l'état de surface et la limite de détection restreignent la recherche des fissures. Les calculs dépendent des hypothèses de fissuration, des charges, des contraintes résiduelles et des données matériau. Une incertitude résiduelle demeure ; ni les méthodes ni les logiciels ne remplacent l'évaluation par des spécialistes compétents ou la mise en œuvre de la décision.
Références méthodologiques : LPI, périmètre de l'investigation, p. 9–10, TWI : essais de ténacité à la rupture.
Source complémentaire d'illustrations
Le rapport de revue indépendante de la MTC contient des croquis des composants et des photographies des dommages. Aucune image ni légende provenant de tiers n'est reproduite. Aucune autorisation d'intégration de ces images n'a été obtenue.
Sources
Les sources techniques sont liées directement aux paragraphes concernés. Le communiqué de la MTC du 27 février 2020 documente également l'achèvement de la revue indépendante.