Chapitre2-Classification Des Ponts
April 21, 2017 | Author: mohamedmeftahi | Category: N/A
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Chapitre 2 Classification des ponts
Critères de Classifications Leur destination
Le matériau de leur tablier Leur disposition en plan Leur niveau de passage La mobilité de leur tablier Leur schéma transversal Leur schéma longitudinal Leur procédé de construction 2
1- suivant la destination du pont Ponts-routes ou ponts routiers
Ponts-rails Passerelles Ponts-canaux
Ponts-aqueducs Ponts pour avions Ponts habités
« 3
1- suivant la destination du pont Pont-route
4
1- suivant la destination du pont Pont-rail
Pont rail sur Oued El Akarit à gabès
Pont rail de Béjà
5
1- suivant la destination du pont Passerelle et Piste Cyclable
Passerelle
Piste Cyclable
6
1- suivant la destination du pont Pont-canal
Canal de Medjerdah à Thibar.
Pont Canal: Cacor 356 m
7
1- suivant la destination du pont Pont-aqueduc
Pont aqueduc: Zaghouan-Tunis
Pont aqueduc Romain à 3 niveaux
3RQWDTXHGXFGHO¶$YUHHQ)UDQFH
3RQWG¶DUFXHLOHQ)UDQce
1- suivant la destination du pont Pont habité Ponte vecchio Florence
Pont habité en angleterre
2- suivant les matériaux employés Pont en Bois
Pont en maçonnerie Pont métallique Pont en Béton Armé
Pont en Béton Précontraint Pont mixte
10
2- suivant les matériaux employés Pont en bois Le bois possède G¶H[FHOOHQWHV caractéristiques mécaniques et permet des assemblages.
Ce matériau a donc permis, dès O¶$QWLTXLWp de construire de véritables ponts. Hérodote a laissé la description G¶RXYUDJHV très important construits plus de vingt siècles av. J.C. , constitués G¶XQH suite de travées en bois avec des piles en pierre. Les Romains ont améliorés considérablement la technique de construction en bois, notamment en renforçant les poutres principales au moyen des bracons obliques qui permet G¶LQWURGXLUH des poussées sur les appuis. Ce système apparentait les ouvrages aux arcs en maçonnerie et aux ponts à béquilles actuels. Le découvert des assemblages leur permit de construire des ouvrages fort complexes. 11
2- suivant les matériaux employés Pont en bois
Poutres en bois massif
Poutres treillis en bois
Pont à béquilles en Bois 12
2- suivant les matériaux employés Pont en bois -XVTX¶DX XVII siècle, de nombreux franchissement furent construits en bois ou en pierre. Mais rares sont ceux qui ont pu résister aux guerres et aux incendies. Tel que le pont de la Chapelle en Suisse et celui de O¶$FFDGHPLD à Venise. Ces ponts étaient fragiles et ne pouvaient supporter que des charges limitées. Ils ne résistaient aux crues sauf si leur piles étaient en maçonnerie.
Au cours des XVIII et XIX siècles, une grande variété de ponts à voûtes en bois ont été construit car ce matériau de construction était sans conteste le plus économique.
Ce matériau a le grand avantage de rapidité G¶H[pFXWLRQ , mais il nécessite une protection contre O¶HDX. De nos jours, le bois est parfois utilisé pour construire des petits ponts réservés aux piétons ou à faible trafic local en zone montagneuse. 13
2- suivant les matériaux employés Pont en bois
Pont de Merle, France 15
2- suivant les matériaux employés Pont en bois
ELS : Flexions
ELU : Flexion
transversale et locale
longitudinale
15
2- suivant les matériaux employés Pont en maçonnerie Les voûtes, dans le pont en maçonnerie, sont constituées de pierres taillées et assemblées de telle sorte que les joints soient perpendiculaires à O¶LQWUDGRV et soient en permanence comprimés. La construction des voûtes est complexe; les pierres sont posées sur un échafaudage provisoire appelé Cintre. Les efforts de compression se développent après le décoffrage.
Elles permettent G¶DXJPHQWHU considérablement la portée ainsi que la capacité portante des ouvrages. Un des premiers ouvrages en maçonnerie, a été réalisé par les Carthaginois: Le pont de Martorell de portée atteignait 37,3 m et qui fut construit près de Barcelone au temps G¶+DQQLEDO. Ce sont surtout les Romains qui développèrent les voûtes en pierres : Les ponts de Rome antique sur le Tibre méritent une attention particulière pour leurs caractéristiques techniques. De nos jours, certains sont encore en service. Le pont Aemilius, premier pont en pierre construit en 179 av. J.C., dont il ne reste 16 TX¶XQ fragment appelé « Ponte Rotto »
2- suivant les matériaux employés Pont en maçonnerie
Pont rail à Béjà
Pont de Mdjez EL Bab
Ponte vecchio Florence pont des Catalans à Toulouse (1911)
18
2- suivant les matériaux employés Pont métallique La fonte fut le premier matériau moderne employé pour la construction de ponts dès la fin de XVIII siècle en Angleterre. Tous les ponts en fonte V¶LQVSLUDLHQW étroitement des formes et des techniques employées pour les ponts en maçonnerie. Mais la plupart G¶HQWUH eux avaient une très faible durée de vie. La première utilisation du fer en tôle dans la construction des ponts est en 1840 Le fer permit la confection des premières poutres à âmes pleines. /¶DPpOLRUDWLRQ au fil des décennies, de la qualité de O¶DFLHU a conduit à une évolution sensible des types des ouvrages et notamment O¶DOOqJHPHQW progressif des tabliers. Dans les premiers ponts métalliques, la couverture était en bois ou en tôles. Actuellement on trouve la technique G¶RVVDWXUH mixte. Leur domaine G¶HPSORL en dehors des ponts à câbles, va MXVTX¶j 90 m de portée.
$XMRXUG¶KXLO¶DFLHUHVWOHPDWpULDXLQFRQWRXUQDEOHSRXUOHVSRQWVGHPR\HQQH 18 et grande portée
2- suivant les matériaux employés Pont métallique Les « plus de O¶DFLHU » dans les ponts Excellent rapport résistance / poids, renforcé par O¶XWLOLVDWLRQ G¶DFLHUV à très haute résistance. Stabilité et fiabilité dans le temps : ne V¶DOWqUH pas et conserve O¶LQWpJUDOLWp de ses propriétés. Durabilité et adaptabilité : possibilité G¶DPpQDJHPHQWV de O¶RXYUDJH en cours de vie (élargissement du pont suspendu de Lisbonne sur le Tage, création d'une voie supplémentaire pour le trafic ferroviaire). Réparations aisées et rapides, ne condamnant pas O¶XWLOLVDWLRQ de O¶RXYUDJH. Facilité de montage : assemblage G¶pOpPHQWV préfabriqués en atelier et lancés par poussage. Délais de construction courts. Esthétique : structures élancées. Sécurité de travail pour les ouvriers, du fait de la part importante de travail en atelier.
19
2- suivant les matériaux employés Pont métallique
Pont mobile de Bizerte
20
2- suivant les matériaux employés Pont métallique Iron Bridge: premier pont en Fonte 1779 (Angleterre)
Millenium Bridge: Angleterre
22
2- suivant les matériaux employés Pont métallique
23
2- suivant les matériaux employés Pont métallique Sections à âmes pleines
Poutre Ame pleine rivetée
Poutre droite en U rivetée
Poutre reconstituée soudée
Poutre en caisson rivetée
Sections à treillis
Poutre Pratt
Poutre Warren
Poutre Howe
23
2- suivant les matériaux employés Pont en béton armé La production industrielle des ciments artificiels a démarré en 1850.
Les premiers brevets pour le béton armée ont été déposés dans les années 1867-1873 A partir de 1890 sont construits les premiers ponts en Béton Armé : essentiellement de ponts en arc coulés sur des cintres en bois.
'HQRVMRXUVOHEpWRQDUPpFRQVHUYHVRQLQWpUrWVXUWRXWDYHFO¶DSSDULWLRQGH%+3HW%8+3 GDQVODFRQVWUXFWLRQG¶XQJUDQGQRPEUHGHVSHWLWVRXYUDJHVFRPPHOHVSRQWVjSRXWUHVHWOHV ponts dalles et très grands ouvrages comme les ponts arcs. o Le pont de Gladesville, Sydney en Australie, construit en 1964 avec une portée principale de 305 m o /¶H[WUDRUGLQDLUHSRQWGH.UNHQ 0,50 m
Partie coulée en place après l'exécution des deux caissons
Caisson double
72
6- suivant leur schéma transversal Pont tubulaire (caisson)
73
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à travées indépendantes Pont continu
Pont cantilevers Cadres et Portiques Pont en arcs et à béquilles Pont à câbles
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7- suivant leur schéma longitudinal Pont à travées indépendantes
Joints
Joints
75
7- suivant leur schéma longitudinal Pont continu
76
7- suivant leur schéma longitudinal Pont cantilevers Un pont cantilever est un pont dont la travée est constituée de poutres en Porte-àfaux (cantilever en anglais). Travée indépendante
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7- suivant leur schéma longitudinal Pont cadre fermé
Pont portique
Pont portique double
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7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc
arc à tablier supérieur
arc à tablier intermédiaire
arc à tablier inférieur
Pont en voûte
79
7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc La construction des arcs, abandonnée vers le milieu de XX siècle à cause du coût du cintre, a retrouvé un intérêt économique pour le franchissement de grandes brèches grâce à la méthode de construction en encorbellement avec haubanage provisoire.
81
7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc : mode de construction
arc préfabriqué et basculé
arc construit par encorbellement avec haubanage provisoire
arc construit par encorbellement, le tablier et les piles servant de haubanage provisoire 81
7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc : mode de construction
Exemple
83
7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc : mode de construction
Exemple
84
7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc
Pont de Chongqing (Chine) ± 2000 en métal - 460 m
Pont de Lupu (Chine) ± 2003 en métal - 550 m ± record mondial
Pont en arc sur oued Joumine
84
7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc Prédimensionnement - f/L=1/5-1/6; - e/L=1/70-1/100 (caisson); -e/L=1/30-1/45 (Treillis);
f
N
N
N | p L2/(8 f) L 85
7- suivant leur schéma longitudinal Pont Bow string Le Bow string est un pont en arc dans lequel le tablier relie O¶DUF à ses naissances et reprend par traction la composante horizontale de la poussée.
N
f
N
L
Poutre Bow string
86
7- suivant leur schéma longitudinal Pont Bow string
Bow string (métallique)
Bow string à Korba
Bow string à Korba
87
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à béquilles
F
F
La combinaison des sollicitations de flexion et compression dans les béquilles et GDQVODWUDYpHFHQWUDOHGXWDEOLHUODSRXVVpHVXUOHVPDVVLIVG¶DSSXLVXJJqUHQW bien le fonctionnement en arc. Î 1pFHVVLWpG¶XQVROUpVLVWDQW 88
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à béquilles viaduc de la Truyère - BA- 1987
en métal ± pont de Martigues ± 1973 Portée entre béquilles 200 m
89
7- suivant leur schéma longitudinal Les structures les plus adaptées pour franchir de très grandes portées sont les structures à câbles. Dans les ponts à câbles, le tablier joue principalement le rôle G¶XQ plancher transmettant les efforts TX¶LO reçoit à des structures G¶DSSXL par un système de câbles G¶DFLHU.
Pont à câbles
Pont suspendu
Pont à haubans
90
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à câbles Franchir sans appuis des portées allant de quelques centaines de mètres à plus de deux kilomètres, implique des ouvrages extrêmement techniques : on entre là dans le domaine de O¶H[FHSWLRQQHO.
Il est totalement exclu ici G¶DSSOLTXHU le schéma du pont à poutres. Le fonctionnement en flexion atteint vite ses limites économiques pour des portées de 200 à 300 m et de 400 à 500 m avec des structures innovantes en treillis spatial. La solution est de rapprocher les appuis et les multiplier en recourant aux tabliers haubanés ou suspendus
Flexion
Flexion : Section importante
Amincir les sections: Éliminer la flexion Solution: Poutre en treillis
Compression + Traction Compression : Problème de flambement; solution : Poutre suspendue Suspentes en traction
/¶LQWpUrW des ponts à câbles : Libération totale de O¶HVSDFH inférieur ; Franchissement de très grandes portées ; Elancement exceptionnel des tabliers. 91
Pont suspendu Les ponts suspendus sont des ponts dont les éléments porteurs principaux sont des câbles auxquels les réactions du tablier sont transmises par des suspentes. Ces câbles porteurs métalliques passent au sommet de pylônes et sont ancrés dans des culées de dimensions importantes. Dans la famille des ponts suspendus, les ponts symétriques à trois travées avec câbles porteurs paraboliques continus et ancrés dans des massifs indépendants sont les plus courants. Pour G¶pYLGHQWHV raisons de limitation du poids propre, et compte tenu de la gamme des portées couverte par ce type G¶RXYUDJH le tablier des ponts suspendus est toujours en acier.
Que sa structure soit triangulée ou de forme tubulaire, il est soigneusement étudié vis-à-vis des problèmes de stabilité aéroélastique. Le record du monde est le pont Akashi Kaikyo au Japon, avec une portée centrale de 1 990 m environ.
92
7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu
pylône 0DVVLIG¶DQFUDJH
93
7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu Prédimensionnement
N
N | p L2/(8 f)
f
N
Hp
L
94
7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu Pont de Brooklin, 1883, entièrement en acier, New York, record de protée de 486,50m . Gr and Belt (DK) ± 1998 ± Portée 1624 m Humber (UK) ± 1981 ± Portée 1410 m Golden Gate (USA) ± 1937 ± Portée 1280 m Bosphore I (Turquie) ± 1973 ± Portée 1074 m Ponte 25 de Abril (Portugal) ± 1966 ± Portée 1013 m 95
7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu
3RQWG¶$NDVKL.DLN\R-DSRQ 7UDYpHFHQWUDOHGH P
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7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu
Pont suspendu de détroit de messine, Italie Construction estimée (2012-2017)!!!!
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Pont à haubans La construction de ponts à haubans de conception moderne se développe rapidement après la Seconde Guerre mondiale, G¶DERUG avec des tabliers métalliques puis avec des tabliers en béton rigides et un nombre limité de haubans de forte puissance. La grande évolution viendra du développement du haubanage multiple (pont de Millau) : cette conception V¶DSSOLTXHUD remarquablement aux ponts à tablier en béton précontraint car elle est bien adaptée au mode de construction en encorbellement. Actuellement, il est clair que les ponts à haubans font reculer le domaine G¶HPSORL des ponts suspendus (Calgaro): la limitation à O¶DFFURLVVHPHQW de leur portée est seulement liée aux questions de stabilité aéroélastique. Les deux plus grands ponts à haubans actuels sont les pont de Normandie (856 m de portée centrale) et le pont sur la rivière Tatara au Japon (890 m). Des études poussées permettent déjà de penser TX¶RQ pourra construire, dans un proche avenir, des ponts à haubans allant MXVTX¶j 1 500 m de portée 98
7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané Par la variété de ses ressources techniques et architecturales, on peut dire que le pont à haubans est une structure G¶XQH grande générosité technique et architecturale et G¶XQ immense intérêt.
99
7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané
Wandres
Les pylônes : le Y renversé
Düsseldorf Flehe
Ben-Ahin
Les pylônes : En I
Les pylônes : en A le pont de Normandie
100
7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané
encastrement
Liaison tablier - pylône (cours D. Lecointre)
appui simple
suspension totale
encastrement et appui 101
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans
Le haubanage (cours D. Lecointre)
longitudinalement
transversalement parallèles
Axiale
Latérale
Une disposition des haubans en forme de harpeG¶DVSHFWWUqVKDUPRQLHX[HVWVXUWRXW adaptée à une suspension axiale ou à une suspension bilatérale à mâts verticaux (ponts de portée moyenne). Une disposition en forme de semi-éventail est la disposition la plus courante pour les 102 ponts à pylônes en A ou Y renversé, de moyenne à très grande portée.
7- suivant leur schéma longitudinal Eléments de conception Le choix G¶XQ type de suspension, se répercutant directement sur la conception des pylônes, Q¶REpLW à aucune règle mathématique : il dépend de considérations à la fois techniques et esthétiques.
Suspension axiale Envisageable dans le cas G¶XQH voie portée comprenant une bande centrale
permettant G¶LPSODQWHU un pylône à mât unique. Le tablier doit être suffisamment rigide vis-à-vis de la torsion (poutrecaisson) pour reprendre les efforts dus à un chargement dissymétrique ; il ne faut donc pas TX¶LO soit de largeur exceptionnelle (inférieure à 20 m). Les ponts à suspension axiale sont de grande qualité esthétique car la présence G¶XQH seule nappe de haubans permet, par rapport à une suspension bilatérale, G¶pYLWHU tout croisement optique disgracieux des câbles. Par ailleurs, la présence G¶XQ mât central élancé confère à O¶RXYUDJH une intéressante impression de légèreté. 103
7- suivant leur schéma longitudinal Eléments de conception Suspension bilatérale (Selon Calgaro) est, a priori, adaptée : aux ponts de portée moyenne : pour les tabliers de largeur modérée, les pylônes sont constitués de
deux mâts verticaux indépendants, et la suspension est constituée de deux nappes en forme de harpe, G¶pYHQWDLO ou de semi-éventail ; pour les tabliers de grande largeur, les pylônes peuvent être constitués de deux mâts verticaux reliés par une poutre de contreventement transversale ou, plus fréquemment, de deux mâts inclinés en forme de A, de V ou de Y renversés ; aux ponts de grande à très grande portée, pour bénéficier de la rigidité
naturelle TX¶HOOH confère (vis-à-vis des chargements dissymétriques et de la stabilité aéroélastique qui devient déterminante dans ce cas). Le pylône, de grande hauteur, est quasi systématiquement en forme de Y renversé, les haubans étant ancrés dans la partie verticale du Y. 104
7- suivant leur schéma longitudinal Eléments de conception Le dimensionnement des tabliers des ponts à haubans est dicté par : Les sollicitations de flexion transversale, La reprise des efforts ponctuels dans la zone G¶DQFUDJH des haubans La limitation des déformations en torsion sous O¶HIIHW de chargements dissymétriques. Pour les ponts de très grande portée, la géométrie du tablier est également tributaire des conditions de stabilité aéroélastique. /H'RPDLQHG¶HPSORL des tabliers: En béton (10 à 15 kN/m 2 SRXUUDV¶pWHQGUHMXVTX¶jPGHSRUWpH En ossature mixte (6,5 à 8,5 kN /m2) devraient fournir une intéressante solution dans XQHJDPPHGHSRUWpHVDOODQWMXVTX¶jP Métalliques à dalle orthotrope (2,5 à 3,5 kN/m 2) restent les seuls envisageables pour les très grandes portées. Liaison du tablier aux pylônes Encastrement (total ou élastique) pour les grands ouvrages à tablier en béton et à suspension axiale Appui simple vertical (avec blocage du déplacement horizontal) adoptés pour les 105 tabliers à suspension latérale.
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans Lcent= 856 m
L e po n t d e Normandie, 1994 107
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans
Pont Vasco de Gama à Lisbonne, 1998 L = 17 185 m ; Portée 420 m, H pylônes 155 m, Volume béton : 730 000 m3
Pont de Rion-Anthirion (Grèce) 4 portées de 540 m 106
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans
Pont de Tatara, Japon, 1999
107
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans
Le Viaduc de Millau 6 portées de 342 m EXUHDXG¶pWXGHV greisch greisch ingénierie
H pylône 335 m (totale)
Final design General computations Steel structure design Deck and pylons erection Plans
109
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans
Pont à hauban Goulette extradossé Pont Radès-La 110
7- suivant leur schéma longitudinal Problématique des ponts de très grande portée (QJUDQGHSRUWpHOHVSUREOqPHVFKDQJHQWQRQVHXOHPHQWG¶pFKHOOHPDLVDXVVLGHQDWXUH - Le montage est la première difficulté à résoudre. Plus que pour tout autre ouvrage, les procédés de construction sont déterminants dans les études de conception des ponts de grandes portées.
- Les grandes déformations induisent un comportement non linéaire de la structure. -/¶pWDWGHVIRUFHVH[WpULHXUHVHVWFRPSOH[H OHVIRUFHVG\QDPLTXHVVRQWSUpGRPLQDQWHV -Donner au tablier une grande résistance de torsion et de flexion, mais cela le conduit à des structures de tablier en treillis, lourdes et sensibles au vent du fait de leur hauteur : technique américaine et japonaise. -5pGXLUHO¶HIIHWGHVIRUFHVH[FLWDWULFHVHQSURILODQWOHWDEOLHUSDUXQWUDYDLO G¶DpURG\QDPLFLHQ YRLHVXLYLHSDUOHVHXURSpHQV
0DLVTXHOOHTXHVRLWODVROXWLRQDGRSWpHOHFRPSRUWHPHQWG\QDPLTXHGHO¶RXYUDJHUHVWHWRXMRXUV OLpDX[WHUPHVGHUDLGHXUGHVRXSOHVVHG¶DPRUWLVVHPHQWHWGHO¶LQWHUDFWLRQHQWUHOHVpOpPHQWV constructifs du pont. /¶REMHFWLIpWDQWGHVHSUpPXQLUFRQWUHWRXWHPLVHHQUpVRQDQFHGHO¶RXYUDJH
111
7- suivant leur schéma longitudinal Pont à câbles
Les tabliers? Les pylônes?? Les haubans???
112
7- suivant leur schéma longitudinal Les haubans??? Il existe principalement trois types de câbles :
Câbles à fils parallèles
Câbles à torons parallèles Câbles clos
113
Les haubans??? Câbles à fils parallèles : sont constitués G¶XQ ensemble de fils parallèles de 7 mm de diamètre, dont le nombre varie couramment de 50 à 350
114
Les haubans???
Câbles à torons parallèles: sont les plus répandus. Les plus gros câbles actuels comportent MXVTX¶j 109 torons, (toron T15).
115
Les haubans??? Câbles clos : Ils sont constitués par un faisceau de fils parallèles à section circulaire de 5 mm de diamètre entourés par des couronnes de fils à section trapézoïdale et de fils à section en forme de Z
116
Les haubans???
LES ANCRAGES : Ancrage bas: liaison hauban-tablier Ancrage haut: liaison hauban- pylône
Ancrage bas Petits ouvrages : ancrages réglables Grands ouvrages : ancrages fixes
Ancrage haut 2 principes de fonctionnement des câbles en tête de mât : - traversée -
croisement 117
Les haubans??? Ancrage haut
traversée
Ancrage haut
croisement
118
Les haubans??? Ancrage haut Ancrage haut ERLWHG¶DQFUDJHPpWDOOLTXH (pont de Normandie)
ERLWHG¶DQFUDJHPpWDOOLTXH (pont de Beaucaire)
119
Les haubans: Pont de Normandie
120
7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané PREDIMENSIONNEMENT De tablier (cours D. Lecointre) Élancements
Tablier rigide (ancien) : 1/50 à 1/100 Tablier souples : 1/500 hauteurs minimales : - dalles 80 cm - bipoutre mixte 1,80 m - caisson 2,50 m
121
7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané PREDIMENSIONNEMENT (cours D. Lecointre)
Règle du pendule T
P sin D
D angle entre le hauban et le tablier, limité à tg D ~ 0,5 (soit D ~ 26) Tension des haubans limitée à 0,45 fprg (~ 12 t par T15)
122
7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané PREDIMENSIONNEMENT (cours D. Lecointre) 2XYUDJHVDQFLHQV SHXGHKDXEDQV RX G¶R espacement de 30 à 50 m, donc tablier épais. Espacement des haubans
Principe moderne haubans de capacité moyenne HQWUH7HW 7 G¶R - HVSDFHPHQWG¶HQYLURQ 20 m en tablier métallique -8 à 12 m en tablier béton
123
Les causes de vieillissement des câbles - Corrosion
- Fatigue et usure - Vibrations - Variations thermiques
124
Vibration des câbles
Les câbles sont très sensibles aux vibrations - Souples par nature - Les dispositions contre la fatigue réduisent les frottements, donc O¶DPRUWLVVHPHQW [tot = [int + [ext + [aero
Les causes de vibrations des câbles Plus de 15 causes de vibrations sont identifiées. Les plus courantes: - Instabilité combinée pluie-vent - Excitation paramétrique (flexion, balancement, torsion) Excitation transversale : résonance fstruc= fhaub Excitation longitudinale: instabilité fstruc= 2. fhaub - Action du vent tourbillonnaire -« - Les phénomènes aérodynamiques sur les câbles sont complexes. - La solution est O¶DPRUWLVVHPHQW des vibrations : le contrôle
125
Vibration des câbles
Contrôle par actionneur extérieur : MR, AMF «.
un
Effets des vibrations Aiguilles stabilisateurs 126
causes de vieillissement des câbles - Corrosion - Fatigue et usure - Vibrations - Variations thermiques Une variation de la température peut augmenter MXVTX¶j 25% la tension initiale Exemple pont Rades-La-Goulette
'T (C)
127
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont construit sur cintre et échafaudage au sol (pont dalle) Pont construit sur cintre autolanceur (pont dalle) Pont mis en place par grue ou lanceur (poutres préfabriquées)
Pont mis en place au moyen G¶XQ portique autolanceur (caisson préfabriqué) Ponts poussés 3RQWVFRQVWUXLWVSDUHQFRUEHOOHPHQWVVXFFHVVLIV«
128
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont construit sur cintre et échafaudage au sol
129
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont construit sur cintre autolanceur
136
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont mis en place par de grue (poutres en BA) Pose par une grue
131
Poutres préfabriquées en BA
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont mis en place par de lanceur (poutres en BP) Lanceur de poutres
Poutres préfabriquées en BP
132
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Procédés de mise en place des caissons au moyen G¶XQ portique autolanceur (caisson préfabriqué)
133
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont poussé
134
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont poussé
POUSSAGE UNILATERAL
Différentes méthodes : - avec avant-bec
- avec mât de haubanage - avec appuis provisoires - avec combinaison de plusieurs méthodes 135
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont poussé
1 - montée des vérins de levage et mobilisation de la réaction d'appui. 2 - Poussage des vérins de levage sur leur plaque de glissement et entraînement du tablier par frottement à l'interface intrados du tablier /plaque striée du vérin vertical. 3 - En fin de course, descente des vérins de levage, le tablier se trouvant à nouveau appuyé sur son massif de repos. 4 - Les vérins de poussage ramènent le système à sa position de départ, un nouveau cycle peut commencer. 136
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont poussé VIADUC DE MILLAU
137
8- suivant le procédés de construction de leur tablier Construction par encorbellements successifs Construction de fléau Après bétonnage du voussoir sur pile, les voussoirs courants sont mis en place ou bétonnés dans les équipages mobiles accrochés de chaque coté du fléau. Dès que le béton a atteint la résistance nécessaire, une ou deux paires de câbles de fléau sont tendus et les équipages sont avancés G¶XQYRXVVRLUMXVTX¶j achèvement du fléau 138
Construction par encorbellements successifs
139
Construction par encorbellements successifs Câblage du fléau Câblage de continuité intérieur au béton Câblage de continuité extérieur au béton
140
Construction par encorbellements successifs
141
Construction par encorbellements successifs
&kEOHVG¶pFOLVVDJH
142
Construction par encorbellements successifs Disposition transversale des câbles :
± sur déviateur
± sur appui
0,80 à 1,20 m Câbles extérieurs Câbles de fléau
0,15 0,35 à 0,40 Câbles de continuité
Câbles extérieurs
143
Construction par encorbellements successifs
150
Construction par encorbellements successifs
145
Construction par encorbellements successifs
Conception du découpage en voussoirs Voussoirs
courants : Long varie entre 2.5 à 4m voire 5 m
Voussoirs sur piles > 8m Voussoirs de clavage: voussoir coulé sur place = 2m Voussoir préfabriqué = 30 à 50 cm
146
Construction par encorbellements successifs
Conception du découpage en travées
/RUVTXHODWUDYpHHVWSOXVFRXUWHTXH/RQSUpYRLWXQOHVWGDQVO¶RXYUDJH ou sur la culée (culée contrepoids), ce lest est évalué sous les conditions G¶pTXLOLEUHVWDWLTXHGHO¶(& Lest
Cintre
0,6 "
"
"
"
0,5"
147
Construction par encorbellements successifs
&RQGLWLRQVG¶DSSXL
Piles encastrées fûts dédoublés (piles hautes) voiles souples (piles courtes)
148
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau
/¶HQFDVWUHPHQW peut-être définitif, si la phase G¶H[SORLWDWLRQ prévoit un encastrement.
Il peut-être provisoire, si la phase G¶H[SORLWDWLRQ prévoit un appui simple. Dans ce cas, le mode constructif doit prévoir la libération de O¶DSSXL en fin de phase de construction.
Actions à prendre en compte : Efforts
de poids propre du fléau en console
Efforts dus aux charges de chantier (Charges de chantier connues et aléatoires) Effet d'un vent ascendant Actions accidentelles
149
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau 9 Situation normale de construction (type N)
9 Situation accidentelle - chute de l'équipage mobile (type A)
150
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau 9 Situation normale de construction (type N)
Combinaisons fondamentales : déséquilibre en construction ±A1 : 1,35 G max+ 1,25 G min) + 1,35 (Qc1max+ Qc1min + Qc2+ Qc3+ [Qv]) ±A2 : 1,00 G max+ 1,00 G min) + 1,35 (Qc1max+ Qc1min + Qc2+ Qc3+ [Qv]) (proposition EC1)
151
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau 9 Situation accidentelle - chute de l'équipage mobile (type A)
± Combinaisons accidentelles : FKXWHGHO¶pTXLSDJH B : G max+ G min + QA+ (Qc1 Qc2+ Qc3) (proposition EC1 )
152
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau charge
caractéristiques
Valeur en kN/m²
Qc2a / qca
Charge répartie du personnel et du matériel
1 kN/m²
Qc2b /qcb
Charge de stockage, disposée dans des zones spécifiques
Qc2b = 0,2 kN/m² Qc3 = 100 kN
Qc1/ qc1
Charges statiques des équipages, coffrages
Qc1 = 0,5 kN/m² mini Qc1 = 400 à 600 kN
Qv / qv
Charges de vent ascendantes disposées de façon la plus défavorable sur un demi fléau
Qv = 200 N/m² ou voir EC 1-4
Gmax, Gmin
Charges de poids propre max et min
Gk = 25 kN/m3 avec Gmax = 1,02 Gk Gmin = 0,98 Gk 153
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau
Equilibre statique des fléaux pendant la phase de construction Système constituant un encastrement élastique ± GpGRXEOHPHQWGHVOLJQHVG¶DSSXLFRQVWLWXpHVDORUVGHFDOHV ERvWHVjVDEOHFDOHV en béton, plaques préfabriquées, etc« ± clouage pour éviter le décollement sur les cales
Stabilisation par palées provisoires
154
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau /HFORXDJHSHXWrWUHDSSX\pGLUHFWHPHQWVXUO¶HQWUHWRLVHRXUDSSRUWp YHUVO¶kPHSDUO¶LQWHUPpGLDLUHG¶XQHSRXWUHGHUpSDUWLWLRQ clouage B 0,5 B
0,25 B
0,25 B
entretoise
cales
pile 155
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau Dimensionnement des câbles de clouage Dimensionnement des cales provisoires
En construction (combinaisons A) le fléau ne doit pas décoller : avec Fi force des n FkEOHVG¶XQHILOH
En situation accidentelle (combinaisons B) - GpFROOHPHQWHQ$VXUWHQVLRQGHVFkEOHVYpULILFDWLRQG¶XQHURWDWLRQ du fléau limitée Fg Fi 'Tg d Ful - tension maxi des câbles
Ful
fpeg
Jp
Jp
1,0
162
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau Tête de la pile, vue de dessus
Cale
Cale
Vérins
A.A. définitif
Cale
A.A. définitif Axe Longitudinal Cale de l'ouvrage
Il faut donc dimensionner les têtes de pile pour contenir ± les appuis
Câbles de clouage Vue de face (sans cales, ni câbles)
± les vérins ± les cales et le clouage
Bossages
157
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau
Clouage du VSP
mode d ¶DQFUDJHGHVFkEOHVGH stabilisation sur le hourdis supérieur
158
Construction par encorbellements successifs
Stabilité du fléau: passage sur appuis définitifs -démontage des clouages -mise en place de vérins -Vérinage -enlèvement des cales - dévérinage et appui définitif
159
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson
160
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson Epaisseur du hourdis supérieur et inferieur Epaisseur des âmes Dimensionnement des goussets supérieurs et inferieurs
HCmin=2.3m
167
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson détermination de H
Tabliers à hauteur constante (L< 60m)
Hp = Hc
O = 1/20 à 1/23 Tabliers à hauteur variable (L> 60m) Op = 1/16 à 1/18
Hp > Hc Oc = 1/30 à 1/35
appuis simples
162
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson Epaisseur du hourdis supérieur Es Le hourdis supérieur est une dalle pleine dont l'épaisseur peut être constante comme elle peut varier transversalement pour s'adapter aux efforts transversaux à reprendre. Oes = L/(2 e4 )
d'abord C # B/4
- épaisseur du hourdis en zone centrale max de 25 < Oes < 30 en extrémité
e1 =
ou
3 I (diamètre de gaine)
20 cm
(garde-corps)
24 à 25 cm (si BN4) - et à l'enracinement, généralement
e 2 = e3
élancement 5 < Oe2 < 7
Epaisseur du hourdis inférieur Ec, Ep /¶pSDLVVHXU du hourdis inférieur est déterminée par les conditions de résistance en flexion transversale. Elle est minimale à la clé et maximale sur pile. Les lois de variation de l'épaisseur en fonction de l'abscisse horizontale sont soit linéaire, soit parabolique. Cette dernière loi de variation permet de gagner du poids. Dans la partie centrale Ec doit être aussi mince que possible (18 à 22) Dans les ouvrages larges, flexion transversale prédominante, Ec= 25cm Ep est déterminée par la condition de limitation de compression en service : Ep varie entre 35 à 80cm Pour les hauteurs variables, O¶KRXUGLV inférieur doit résister à la poussée au vide
163
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson (SDLVVHXUGXO¶kPH Les âmes du caisson sont la plupart du temps inclinées car cette disposition facilite le décoffrage et réduit la largeur des têtes de pile. L'inclinaison couramment adoptée est comprise entre 10 et 30 %. Longitudinalement, l'épaisseur des âmes est généralement constante pour les ponts de hauteur variable.
Ea = dimensionnement en résistance
Ea t
L B 1,25 0,125 275 L
bétonnage, il faut pouvoir :
d = diamètre des cadres d'effort tranchant e (enrobage) = 2 à 3 cm n = nombre de câbles en parallèle (généralement = 1) On prendra le maximum de ces trois conditions 164
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson
Forme des voussoirs Réservations des câbles Aperçu sur le ferraillage 171
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson VSP
Voussoir sur pile
câbles extérieurs
165
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson Voussoir déviateur
câbles extérieurs
173
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson câbles intérieurs éclissage
168
Construction par encorbellements successifs
Conception transversale du caisson
&RXOpHQSODFH XQYRXVVRLUG¶XQHORQJXHXUPLQLPDOHGHPSRXU permettre la mise en tension des câbles de fléau du dernier voussoir Préfa : limité à un joint soit clavé, soit maté, beaucoup plus réduit 30 à 50 cm
Voussoir de clavage
169
Construction par encorbellements successifs
Procédés de pose de voussoirs préfabriqués
170
Construction par encorbellements successifs
Procédés de pose de voussoirs préfabriqués
171
Construction par encorbellements successifs
Procédés de pose de voussoirs préfabriqués
172
Construction par encorbellements successifs
Procédés de pose de voussoirs préfabriqués
173
Formes particulières des ponts en encorbellements et des voussoirs
174
Références bibliographiques A. Bernard-*pO\-$&DOJDUR &RQFHSWLRQGHVSRQWV FRXUVGHO¶(13& 3UHVVHVGHO¶(13& A. Bernard-*pO\-$&DOJDUR &RQFHSWLRQGHVSRQWV WHFKQLTXHVGHO¶LQJpQLHXUWUDLWpFRQVWUXFWLRQ ' 500: pp 1-24 J.A. Calgaro, M. Virlogeux: Projet et Conception des ponts: Analyse structurale des tabliers de pont. 3UHVVHVGHO¶(13&ème édition 1994 D. Lecointre: Cours conception des ponts, Tunisie 2006-2009.
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