Conception et étude dun pont Suspendu
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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministre de l'Enseignement Supérieure et de la Recherche Scientifique ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES TRAVAUX PUBLICS
En vu de l'obtention du diplôme d'Ingénieur d'Etat en Travaux Publics
Conception et étude d'un pont suspendu
Oued ENDJA‐Mila
Réalisé par:
Encadré par: Dr. M/ AMIEUR
ANANE Salim ZAROUR Abdelaziz
Promotion juin 2009
Remerciement Nous remercions en premier lieu notre dieu qui nous à donner la volonté et la force pour effectuer ce travail. En second lieu notre encadreur pour son orientation Nous remercions aussi haçen et riad et tous les amis. Nous remercions également les responsables de la bibliothèque qui nous beaucoup facilité notre recherche bibliographique
Listes des figures
page
Figure1 : carte de la région de l’ouvrage.
1
Figure2 : Coupe vertivale de la brèche à franchir.
2
Figure3 : vue en plan.
2
Figure 4 : Coupe transversal du pylône.
11
Figure 5 : Coupe transversal de tablier.
12
Figure 6 : schéma des forces.
14
Figure7 : Schéma d’équilibre des forces.
16
Figure 8 : Disposition des haubans.
17
Figure 9: type des suspensions.
26
Figure10 : vue en élévation du pylône.
27
Figure11 : Coupe transversal de tablier.
28
Figure 12 : Coupe transversal de la poutre.
30
Figure13 : Schématisation de la tension au niveau de la suspente.
32
Figure 14 : Schéma de câble porteur.
35
Figure15: Schéma des forces.
35
Figure 16 : Schéma de la variante retenue.
42
Figure 17 : Coupe A-A.
49
Figure 18 : Schéma statique de poutre simple.
49
Figure 19 : Schéma statique de poutre bi-encastrée.
49
Figure 20 : Schéma statique de porte-à-faux bi-encastré.
50
Figure 21: Schéma statique de poutre continu sur 2 appuis.
50
Figure 22: Champ de dalle.
50
Figure 23 : Modélisation graphique du pont à l’aide de ROBOT 19.0.
54
Figure24 : Résultat des moments.
55
Figure 26 : Coupe transversale de la poutre de rigidité.
58
Figure 27 : Coupe transversale de la section du béton.
59
Figure 28 : largeur participante beff.
59
Figure 29 : schéma de déffirents connecteurs.
66
Figure 30 : Détails du goujon.
67
Figure 31 : Coupe transversale détaillant la position du goujon.
67
Figure 32 : Vue extrudé de tablier.
69
Figure 33 : coupe transversal de poutre simple.
69
Figure 34: coupe transversal de poutre simple.
70
Figure 35 : schéma transversal de l’entretoise.
70
Figure 36: coupe transversale de mat.
74
Figure 37 : schéma statique de mat.
75
Figure38 : diagramme du moment de flexion suivant X.
75
Figure39 : diagramme du l’effort de compression.
76
Figure 34: diagramme du moment de flexion suivant Y.
76
Figure 41: répartition des armatures du mât.
80
Figure 42 : abaque de flexion oblique N°2.
81
Figure 43 : Plan de ferraillage du mât.
83
Figure 44 : abaque de flexion oblique N°23.
84
Figure 45 : Plan de ferraillage de l’entretoise.
85
Figure46: Joint de chaussée type Wd.
89
Figure 47 : la répartition des pieux sur la semelle.
94
Figure 48 : Armatures transversales inferieures de la semelle.
96
Figure 49: Modélisation d’un système à un degré de liberté.
101
Figure 50 : Modélisation d’un système à N degré de liberté.
102
Figure 51 : Diagramme de la vitesse critique théorique de flottement.
105
Figure 52 : Classification physiologique.
107
Figure 53 : Centrale à béton Compactmix 0.5.
111
Figure 54 : La grue tour Liebherr 224 EC-H8.
112
Figure 55 : Tarière et cages d’armatures.
113
Figure 56 : exécution des pieux.
114
Figure 57 : massif d’ancrage.
116
Figure 58: schématisation d’ancrage.
117
Figure 59 : détaille d’un tirant.
119
Figure 60 : Grues vélocipèdes monopoutres ABUS EKL.
121
Figue 61 : Disposition en harpe.
125
Figue 62: Disposition en éventail.
126
Figue. 63 : Types des câbles.
128
Figure 64 : Suspension du tablier sur un câble porteur.
128
Figue 65 : tirants d’ancrages.
129
Liste des tableaux
page
Tableau 1 : calcule des sections des haubans
17
Tableau 2 : calcule des sections des câbles de retenu
18
Tableau 3 : calcule de compression dans le mât
19
Tableau 4 : contrainte de compression dans le tablier
21
Tableau 5 : hauteurs des suspentes
34
Tableau 6 : Analyse multicritères.
37
Tableau 7 : valeurs de modèle Bc
43
Tableau 8 : Les facteurs de majoration
45
Tableau 9 : Les différentes combinaisons
46
Tableau 10 : Caractéristiques géométriques de la section mixte.
61
Tableau11 : Allongement des suspentes.
72
Tableau12 : Contraintes dans les suspentes.
73
Tableau13 : Contraintes dans les câbles.
74
Tableau 14 : les déplacements.
78
Tableau 15: Différents modèles des joints Wd.
90
Tableau 16 : Caractéristiques physiques du joint Wd230.
90
:ﻣﻠﺨﺺ
م واﻟﺬي600 ﻃﻮل اﻟﻤﻨﺸﺄ،اﻟﻬﺪف ﻣﻦ هﺬا اﻟﻌﻤﻞ هﻮ ﺗﺼﻤﻴﻢ و دراﺳﺔ ﺟﺴﺮ ﻣﻌﻠﻖ ذو ﺗﻌﻠﻖ ﻣﺮآﺰي آﻤﺎ أﻧﻪ ﻳﺴﺘﻨﺪ ﺑﺤﺒﺎل ﺗﻌﻠﻴﻖ ﺛﺎﻧﻮﻳﺔ و ﺣﺒﻠﻲ ﺗﻌﻠﻴﻖ رﺋﻴﺴﻴﻴﻦ ﻣﺜﺒﺘﻴﻦ ﻓﻲ آﺘﻠﺘﻴﻦ ﻣﻦ اﻟﺨﺮﺳﺎن.ﻳﺘﻜﻮن ﻣﻦ ﻣﻘﻄﻊ واﺣﺪ . م68.5 ﻃﻮل اﻟﺴﺎرﻳﺔ، اﻟﻤﺴﻠﺢ و ﻣﺪﺧﻠﻲ ﺟﺴﺮ ﻣﻦ اﻟﺨﺮﺳﺎن اﻟﻤﺴﻠﺢ اﻟﺬﻳﻦ ﻳﺤﻤﻼن اﻷﺛﻘﺎل اﻟﻌﻤﻮدﻳﺔ اﻟﺘﺼﻤﻴﻢ أﻧﺠﺰ ﺑﻮاﺳﻄﺔ. م ﻣﻦ آﻞ ﺟﺎﻧﺐ1.5 م إﺿﺎﻓﺔ إﻟﻰ رﺻﻴﻔﻴﻦ و إﻓﺮﻳﺰﻳﻦ ذوى11 ﻋﺮض اﻟﻤﻨﺸﺄ ROBOTMILLENIUM ﺑﺮﻧﺎﻣﺞ . ﺳﺎرﻳﺔ، ﺣﺒﺎل اﻟﺘﻌﻠﻴﻖ اﻟﺮﺋﻴﺴﻴﻴﻦ، ﺣﺒﺎل اﻟﺘﻌﻠﻴﻖ اﻟﺜﺎﻧﻮﻳﺔ، ﺟﺴﺮ ﻣﻌﻠﻖ: اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﻴﺔ Résumé: Le but de Ce travail est la conception et le dimensionnement d’un pont suspendu à suspension centrale, l’ouvrage est un pont droit d’une portée de 600m, il est composé d’une seule travée, le tablier est soutenu par des suspentes et deux câbles porteurs arrimés dans deux massifs d’ancrage, et deux pylônes en béton armé qui reprennent les charges verticales, le mât a une hauteur de 68,5m. La largeur totale de l’ouvrage est de 11m avec deux trottoirs dotés de corniches de 1,5m de largeur de chaque côté. La modélisation a été faite à l’aide du logiciel ROBOT MILLENIUM. Mots clés: pont suspendu, suspentes, câble porteur, pylône.
Abstract: The aim of this thesis is the design and dimensioning of a suspension bridge with a central suspension, the work is a straight bridge with a span of 600m. The work is composed of one span, the deck is supported by hangers (stringers) and two cables roped down in two anchorages, and two towers made with reinforced concrete which transmit vertical loads to the soil. The width of the bridge is 11m, with two pavements of 1.5m each one. The modeling of the bridge was done using the software ROBOT MILLENIUM. Key words: suspension bridge, hangers, cable, pilon.
TABLE DES MATIERES
PAGES
Chapitre 1 : présentation générale 1. Morphologie du site
1
2.Donnée de l’ouvrage
2
3. Géotechnique
2
4. Donnés topographiques
3
5. Donnés sismologiques
3
6. Donnés climatiques
3
7. Matérieux à utiliser
4
Chapitre 2 : conception Généralité sur les ponts à câble
7
Proposition 1 «pont à haubans»
7
1.1 Les câbles
8
1.2 Dispositions asymétriques
10
1.3 Conception du mât
10
1.4 Choix du tablier
12
1.5 Caractéristiques géométriques de la section
13
2. Pré dimensionnement
13
3. la compression dans le mât
19
4. La compression dans le tablier
20
5. Efforts dans la structure
22
Proposition 2
25
«pont suspendu»
1. Différents type de ponts suspendus
25
2. Pylônes
27
3. Tablier
28
4. Le type de câbles
29
5. Pré dimensionnement du tablier
29
6. Calcul des charges
30
7. Suspentes
32
8. Hauteur des suspentes
33
9. Câble porteur
34
10. Analyse multicritère
37
Chapitre 3:dimensionnement 1.Introduction
41
2. Rappel : solution retenu
42
3. Définition des charges
43
4. Combinaison des charges
45
Chapitre 4 : étude statique I. Systèmes statique
49
II. Calcul automatique
52
1. Introduction
52
2. Présentation du logiciel ROBOT
52
3. Modélisation
54
4. Calcul de la connexion
66
5. Calcul d’entretoise
69
6. Dimensionnement des câbles
71
7. Le mât
74
8. Joints de chaussée
88
Chapitre 5 : L’infrastructure Etude et ferraillage de la fondation du mât
93
1. Caractéristiques de la semelle
93
2. Calcul de l’effort normal
93
3. La capacité portante d’un pieu
93
4. Nombre de pieux
94
Chapitre 6 : étude dynamique 1. Introduction
100
2. Estimations des fréquences propres du pont
100
3. Comportment aérodynamique du pont
104
4. Vérification au flottement
104
5. Les effets physiologiques de vibration
106
6. Comportment sismique du pont
108
Chapitre 7 : méthodes générale d’exécution 1. Aménagement du chantier
111
2. Terrassements
113
3. Fondation
113
4. Pylônes
115
5. Les coffrages
115
6. Les massifs et tirants d’ancrage
116
7. Câble
121
8. Tablier
121
9. Mise en ouvre de la chaussée et des équipements
122
10. Assainissement d´eau
122
Conclusion
123
Chapitre : 1 Présentation générale
TABLE DES MATIERES
PAGES
1. Morphologie du site
1
2.Donnée de l’ouvrage
2
1.2-1-tracé en plan
2
1.2-2-profil en long
2
1.2-3-profil en travers
2
3. Géotechnique
2
4. Donnés topographiques
3
5. Donnés sismologiques
3
6. Donnés climatiques
3
a) La température
3
b) Le vent
3
7. Matérieux à utiliser 1. beton
4 4
a) Béton B35
4
b) Béton B40
4
2. armatures passives
4
projet pont suspendu 2009
1. Morphologie du site : Le présent travail porte sur la réalisation d'un ouvrage d'art, permettant le franchissement d’Oued ENDJA (Figure 1). Le pont fera partie intégrante du projet plus général de la construction d'une nouvelle voie reliant les communes de Sidi MEROUANE et CHIGARA au niveau de la wilaya de Mila. La nouvelle Route sera située, au-dessus de barrage BENI HAROUN. Elle impose deux ouvrages d'art permettant le franchissement de différentes ravines qui devront être traités avec beaucoup de soins, la « Route» se situant sur la plus grande entité paysagère de la Région(Figure 1 : Carte de la Région). La Ravine D’OUED ENDJA est située à proximité d’El-zaouïa et mesure 600m de langueur et environ 51m de profondeur (Figure 2). Le Pont de franchissement est positionné sur la ligne droite qui relie les coordonnées topographiques PK : 4+700 et P.K : 5+300.
Pont d’oued Nadja
Figure1 : carte de la région de l’ouvrage.
Ecole nationale supérieure des travaux publics
1
projet pont suspendu 2009
Figure.2. Coupe vertivale de la brèche à franchir 2. Donnée de l’ouvrage : 2-1-tracé en plan : Le pont comporte deux rayons ; au PK :5+300 il y a un rayon de R=500m et au PK : 4+700 un rayon de R =150m.
Figure.3. vue en plan 2-2-profil en long : pente longitudinale est de 0.04%constante sur toute la langueur.
2-3-profil en travers : Le à une largeur de 11m dont deux trottoirs de sécurité de 1.5m chacun.
3. Géotechnique : Les donnnés, qui concernent la nature du sol et du sous-sol, le recueil constitue une étape décisive pour le choix du type de fondation, le substratum est situé sur une profonde de 25 m environ.
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2
projet pont suspendu 2009
4. Donnés topographiques: Il convient de disposer d’un levé topographique et d’une vue en plan du site indiquant les possibilités d’accès, ainsi que les aires disponibles pour les installations du chantier et les stockages.
Photo 1 : vue sur site
5. Donnés sismologiques : La région de MILA est classée comme une zone de moyenne sismicité selon le règlement parasismique algérien.
6. Donnés climatiques : a) La température : Les effets de température sont bien évidement pris en compte dans le calcul des constructions, elle a son effet au niveau des joints de chaussée et des appareils d’appui, là région ou se trouve l’ouvrage est caractériser par une variation de température
ΔT= ±10°C.
b) Le vent : Les efforts engendrés sur les structures par le vent, sont fixés par (fascicule 61) on prend une surcharge forfaitaire du vent répartie de 2 KN/m.
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3
projet pont suspendu 2009
7.
Matérieux à utiliser 1. beton d’après B.A.E.L ,le type de béton choisi est fonction de la destination et des sollicitations prévisible de la structure porteuse ainsi des preformances requise.
a) Béton B35 Ce béton sera utilisé pour la dalle du tablier
• • • • • •
Résistance caractéristique à la compression fc28 = 35 MPa Résistance moyenne à la traction ft28 = 2,7 MPa Module sécant d’élasticité instantané Eij = 35 GPa Masse volumique = 25 KN/m3 Coefficient de dilatation thermique = 12 10-6/ºC Coefficients partiels de sécurité b b = 1.5 en situation durables b = 1.15 en situation accidentelles.
b) Béton B40 Ce béton sera utilisé pour les pylônes
• • • • •
Résistance caractéristique à la compression fc28 = 40 MPa Résistance moyenne à la traction ft28 = 3 MPa Masse volumique = 25 KN/m3 Coefficient de dilatation thermique = 12 10-6/ºC Coefficients partiels de sécurité b b = 1.5 en situation durables b = 1.15 en situation accidentelles.
2. armatures passives On utilisé les aciers S500 ayant les caractéristique siuvant : Limite d’élasticité :
• Valeur caractéristique : fe= 500 N/mm2 Valeur de calcule fs= 460 N/mm2
• Module d’élasticité : 210 KN/mm2
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4
projet pont suspendu 2009
"Ne me dites pas que ce problème Est difficile. S'il n'était pas difficile, ce ne serait pas un problème"
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5
Chapitre 2 Conception
TABLE DES MATIERES
PAGES
Généralité sur les ponts à câble
7
Proposition 1 «pont à haubans» 1.1. Les câbles
7 8
1.1.1 Configuration des haubans
8
1.1.2 Type de haubans adopté
9
1.2 Dispositions asymétriques
10
1.3 Conception du mât
10
1.4 Choix du tablier 1.5 Caractéristiques géométriques de la section 2. Pré dimensionnement
12 13 13
2.1. Calcul des charges 2.2. Les haubans 2.2.1Calcul la tension au niveau des câbles 2.2.2Calcul Les sections des câbles 2.2.3. Les câbles de retenue
13 14 15 15 18
3. la compression dans le mât
19
4. La compression dans le tablier
20
5. Efforts dans la structure
22
Proposition 2 «pont suspendu» 1. Différents type de ponts suspendus 2. Pylônes 3. Tablier 4. Le type de câbles 5. Pré dimensionnement du tablier 6. Calcul des charges 6.1 Charge permanente 6.2 Les surcharge 7. Suspentes 8. Hauteur des suspentes 9. Câble porteur 10. Analyse multicritère
25 25 27 28 29 29 30 30 31 32 33 34 37
projet pont suspendu 2009
Généralité sur les ponts à câble : Les structures les plus adaptées pour franchir de grandes portées sont les arcs et les structures à câbles. Le câble est la forme la plus économique d'emploi de l'acier, matériau résistant à la traction. Si, de manière simplifiée, on l'assimile à un fil sans raideur, il prend automatiquement une figure d'équilibre funiculaire en traction puisqu'il se dérobe et se déforme dès qu'il est Soumis à un effort de compression ou à un effort tranchant. Dans les ponts à câbles, le tablier joue principalement le rôle d'un plancher plus ou moins souple, transmettant les efforts qu'il reçoit à des structures d'appui par un système de câbles d'acier. Les deux grandes familles de ponts à câbles sont les ponts suspendus et les ponts à haubans.
1. Proposition 1 : «pont à haubans» Pont à haubans :
Constitués d'un ou de deux pylônes, ces ponts soutiennent
leur tablier au moyen d'une multitude de haubans. Les haubans, vont par paire, et sont fixés tout le long du tablier, de chaque côté du tablier et de chaque côté des pylônes. De ce fait, ils ne nécessitent pas d'ancrages au sol : les haubans sont fixés à l'intérieur des pylônes.
Photo 2: pont à hauban.
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7
projet pont suspendu 2009
Chaque hauban a la même tension mais des longueurs différentes (selon son emplacement d'attache sur le tablier). Les haubans s'équilibrent de chaque côté des pylônes. Les travées principales des ponts haubanés sont généralement moins importantes que les travées des ponts suspendus à câbles porteurs. Les haubans sont indépendants, ce qui est avantageux : cela permet de concevoir des tabliers à faible inertie. Le haubanage latéral équilibre directement les efforts de torsion : des tabliers moins résistants et plus légers sont alors autorisés. Le développement des ponts à haubans ne fait que s'accélérer sur tous les continents, car, en évitant la construction d'énormes massifs d'ancrage, ils font reculer le domaine d'emploi économique des ponts suspendus.
1.1. Les câbles : 1.1.1. Configuration des haubans On peut avoir accès à la description plus détaillée de ces arrangements avec les différentes contraintes du projet dans l’annexe. Et enfin de compte, l’arrangement retenue une suspension à deux nappes latérales disposées aux bords du tablier en semi-éventail qui est une solution intermédiaire entre les configurations limites en harpe et en éventail. Cette disposition permet de combiner de manière judicieuse les avantages inhérents à ces deux conceptions, tout en évitant leurs inconvénients. Une configuration en semi-éventail s’avère souvent idéale et un grand nombre de ponts haubanés modernes sont réalisés selon ce principe. En écartant les haubans dans la partie supérieure du mât, on facilite une bonne conception des détails d’ancrage.les câbles situés près du mât sont plus inclinés que ceux d’une suspension en harpe, ce qui permet de réduire sensiblement la rigidité souvent gênante de la liaison horizontale entre les mâts et le tablier. Dans le but de simplifier l’ancrage du premier hauban dans le mât ainsi que pour des raisons d’esthétique. Ecole nationale supérieure des travaux publics
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projet pont suspendu 2009
1.1.2 Type de haubans adopté Le choix de l’un de ces types est fonction des caractéristiques mécaniques requises (module d’élasticité, résistance ultime à la traction, durabilité…) ainsi que de critères constructifs et économique (mise en œuvre, conception des ancrages…) CATÉGORIE MTP : HAUBANS MULTI-TORONS PARALLÈLES Les haubans multi-torons sont constitués de torons parallèles, ancrés individuellement. Les torons sont protégés par un dépôt métallique et une gaine injectée individuelle ou collective. Les armatures des haubans MTP sont des torons conformes à la norme NF A 35-035 (révision 2000), agréés par la CIP et ayant les caractéristiques suivantes : • diamètre nominal : 15.7 mm (torons T15. 7) ; • section résistante nominale : 150 mm ; • masse linéique nominale du toron nu : 1.172 kg/m • classe de résistance à la traction frg 1770 MPa; • allongement relatif sous charge maximale Ag, supérieur ou égal à 3,5 % ; • module d'élasticité du faisceau de torons parallèles de l'ordre de 190 GPa ± 5 % ; • très basse relaxation (TBR) : inférieure ou égale à 2,5 % à 1000 heures sous 0,7 Fm (à 20°) ; • catégorie B de la norme NF A 35-035 (révision 2000), c'est-à-dire armatures d'aptitudes particulières satisfaisant aux conditions d'essai suivantes : ⇒ tenue en fatigue : 2 millions de cycles avec une contrainte maximale de 0.45
,
et une variation de contrainte de 300 MPa ;
⇒ coefficient de traction déviée inférieur ou égal à 20 %.
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projet pont suspendu 2009
⇒ En fin de compte, on a adopté des câbles de Freyssinet dans le cadre de cette thèse.
1.2. Dispositions asymétriques Les conditions topographique exigences du gabarit d’espaces libre longitudinal nécessitent fréquemment le franchissement de l’obstacle à une seule portée. Dans ce cas, il peut s’avérer judicieux d’adopter une suspension en forme de rênes, caractériser par une concentration des câbles de retenue.
1.3. Conception du mât La conception générale d’un pont haubané représente un travail de synthèse portant sur les différentes parties de l’ouvrage. L’objet de cette section est de mettre en évidence le rôle central que joue la conception des mâts dans ce processus itératif, au travers d’une description qualitative des conditions spécifiques auxquelles ces éléments doivent satisfaire. Dans une certaine gamme de hauteurs, la quantité d'acier de haubanage et l'effort de compression dans le tablier sont des fonctions décroissantes de H. cependant l'augmentation hauteur des pylônes se traduit Par une augmentation significative de leur coût la plupart des projets font apparaître un ratio H /L relativement constant sur la base de données statistiques on peut pré dimensionnées les pylônes de la façon suivante, L étant la portée déterminante. H/L = O.2 à O.22 pour les pylônes en H. Donc la hauteur allant de 120m à 132m. On a choisis une hauteur de 120m du mât en H fermée, placé sur les rives du pont avec un ancrage de 12m. (fig.4)
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projet pont suspendu 2009
Figure 4. Coupe transversal du pylône.
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projet pont suspendu 2009
1.4. Choix du tablier Il est judicieux de choisir un tablier souple que possible. Ce fait a conduit au développement des ponts haubanés à sections très minces et en béton à voussoirs préfabriqués, en effet, les voussoirs étant directement soutenus par des haubans définitifs.
Figure 5 : Coupe transversal de tablier.
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1.5. Caractéristiques géométriques de la section Aire : 8.2668 m². Périmètre : 53.6212 m. Moments d’inertie par rapport au centre de gravité : IXG =0.9817 m4 IYG =152.9144 m4.
2.
Pré dimensionnement
2.1. Calcul des charges a. Charge permanente (CP) : •
Poids propre du tablier : G
tablier
= 8.27 x 25 = 206,75 KN/ml
•
Équipements :
•
Revêtements
Couche d’étanchéité en béton bitumineux : 7,92 KN/ml. (Épaisseur 30 mm ; largeur 11 m ; 24 KN/m3) Couche de roulement en béton bitumineux : 15.36 KN/ml. (Épaisseur 80 mm ; largeur 8 m ; 24 KN/m3) TOTAL : 23,28 KN/ml. •
Garde-corps :
Ggc = 2 x 1 = 2 KN/ml •
Glissière de sécurité :
Ggs= 2 x 0,6 = 1,2 KN/ml • G
Trottoirs :
trottoirs=
(0,2 x 1,5) x 2x 25 =15 KN/ml.
POIDS TOTALE : 248.23 KN/ml
Ecole nationale supérieure des travaux publics
13
projet pont suspendu 2009
b. les surcharges : Nous avons un type de charge : -
Trafic : qt = 3 KN/m² qt = 3 x 8 = 24 KN/ml.
2.2. Les haubans Cette variante se compose de vingt et un paires de haubans ayant un espacement au niveau du tablier de 12 m et un espacement variable de 0.50 Jusque 2 m au niveau du mât. On suppose que chaque paire de hauban supporte la moitié de voussoir précédente et la moitié de voussoir suivante.
Figure 6 : schéma des forces
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14
projet pont suspendu 2009
2.2.1. Calcul la tension au niveau des câbles
Alors : : La force du hauban i. : La réaction du hauban i sous les charges permanentes et les surcharges. : L’inclinaison du hauban i par rapport à l’horizontale. On a:
2.2.2. Calcul Les sections des câbles : : La section du hauban. : Contrainte admissible réduite dans les haubans sous le poids propre et les surcharges. Pour déterminer la contrainte admissible réduite
des haubans il faut définir le
critère à prendre en compte : Critère de fatigue Critère de résistance
σ σ
.∆ 1
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0.3.
Si
.
Si
0.3.
15
projet pont suspendu 2009
= 0.45 : Contrainte admissible maximale des haubans : la contrainte de rupture de l’acier égale à 1860 N/mm² = 0,45 x 1860 = 837 N/mm². g : la charge permanente g=248.23 KN/m. q : la surcharge q/g= 0,097 alors
q = qt= 24 KN/m
σ
1
0.097
1
D’où :
. 837
763.21 /
2
: la section de calcul de 2 haubans. : La raideur d’un seul hauban
.
;
E : le module d’élasticité du câble. Ai: la section du câble i. Li: la longueur du câble i.
Figure7 : Schéma d’équilibre des forces.
Ecole nationale supérieure des travaux publics
16
projet pont suspendu 2009
Figure 8 : Disposition des haubans
H
Xi (m)
Zi (m)
αi(°)
1
49.25
72.73
55
2
12
50
3
24
75.73 78.73
4
36
80.87
43
5
48
83.07
6
60
7 8 9
46
longueur des réaction forces Ti Section Si Type de haubans Rgi(KN) (KN) (mm2) Ai (mm2) hauban 89,88 8337.04 10177.64 13335.49 2*8250 2x55T15S 98,96 3266.76 4264.45 5587.59 2*2850 2x19T15S 109,26 3266.76 4541.33 5950.37 2*2850 2x19T15S 3266.76 4789.98
6276.17
2*4050
2x27T15S
40
119,36 129,84
3266.76 5082.17
6659.03
2*4050
2x27T15S
85.22
37
140,56
3266.76 5428.17
7112.38
2*4050
2x27T15S
72
87.37
35
151,51
3266.76 5695.42
7462.55
2*4050
2x27T15S
84
88.87
33
162,31
3266.76 5998.02
7859.04
2*4050
2x27T15S
31
173,28
3266.76 6342.75
8310.73
2*5550
2x37T15S
3266.76 6533.52
8560.69
2*5550
2x37T15S
96
90.37
10
108
91.82
30
184,35
11
120
93.32
29
195,56
3266.76 6738.23
8828.91
2*5550
2x37T15S
12
132
94.77
27
206,88
3266.76 7195.65
9428.26
2*5550
2x37T15S
13
144
95.92
26
218,13
3266.76 7452.04
9764.2
2*5550
2x37T15S
14
156
97.07
25
229,45
3266.76 7729.81
10128.15
2*5550
2x37T15S
24
204,88
3266.76 8031.63
10523.62
2*5550
2x37T15S
3266.76 8360.63
10954.7
2*5550
2x37T15S
15
168
98.22
16
180
99.22
23
252,48
17
192 101.25
23
264,2
3266.76 8360.63
10954.7
2*5550
2x37T15S
18
204 102.78
22
275,89
3266.76
8720.5
11426.23
2*8250
2x55T15S
19
216 103.78
21
287,42
3266.76 9115.65
11943.98
2*8250
2x55T15S
21
298,99
3266.76 9115.65
11943.98
2*8250
2x55T15S
20
310,61
3266.76 9551.36
12514.88
2*8250
2x55T15S
20 21
228 104.83 240 105.83
Tableau 1 : calcul des sections des haubans Ecole nationale supérieure des travaux publics
17
projet pont suspendu 2009
2.2.3. Les câbles de retenue Détermination de la force des câbles de retenue : Les câbles de retenue sont dimensionnés pour équilibrer l’effort horizontal crée par les haubans au niveau du mât. L’effort horizontal à équilibrer
∑
Pour avoir l’équilibre, il faut que H’= -H. Donc la force des câbles de retenue T’ doit avoir une composante horizontale égale à H’. D’où câble retenu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Φ (°) 50 51 52 53 54 55 55 56 57 58 58 58 58 59 59 59 59 60 60 61 62
. force perpendiculaires T' (KN) au mat H (KN) 5837,65 9081,77 2741,13 4355,70 3154,67 5124,03 3503,16 5821,00 3893,16 6623,45 4335,12 7558,06 4665,41 8133,90 5030,36 8995,75 5436,79 9982,38 5658,19 10677,46 5893,38 11121,29 6411,37 12098,76 6697,84 12639,37 7005,58 13602,07 7337,25 14246,05 7696,00 14942,58 7696,00 14942,58 8085,50 16171,01 8510,19 17020,38 8510,19 17553,67 8975,34 19117,96
Si (mm²) Ai (mm²) 11899,60 2*8250 5707,16 2*4050 6713,88 2*4050 7627,10 2*4050 8678,52 2*5550 9903,12 2*5550 10657,62 2*5550 11786,89 2*8250 13079,64 2*8250 13990,38 2*8250 14571,92 2*8250 15852,68 2*8250 16561,02 2*9150 17822,42 2*9150 18666,21 2*10950 19578,85 2*10950 19578,85 2*10950 21188,43 2*10950 22301,34 2*13650 23000,10 2*13650 25049,74 2*13650
type de câble 2x55T15S 2x27T15S 2x27T15S 2x27T15S 2x37T15S 2x37T15S 2x37T15S 2x55T15S 2x55T15S 2x55T15S 2x55T15S 2x55T15S 2x61T15S 2x61T15S 2x73T15S 2x73T15S 2x73T15S 2x73T15S 2x91T15S 2x91T15S 2x91T15S
Tableau 2 : calcule des sections des câbles de retenu
Ecole nationale supérieure des travaux publics
18
projet pont suspendu 2009
3. la compression dans le mât : On calcul la contrainte de compression due à l’effort normal induit d’une part par les haubans (N) et d’autre part par les câbles de retenue (N’) : (A : section du mât).
Force Ti(KN)
câble de hauban
câble de
retenu
retenu
hauban
force perpendiculaire au mat H(KN)
force de compression sur le mat Nd (KN)
câble de
câble de
contrainte de compression бc (N/mm²) câble de hauban
hauban
retenu
hauban
retenu
retenu
1
1
9081,77 10177,6 5837,65 5837,65 8927,22 10004,4
0,585
0,656
2
2
4355,7
0,262
0,257
3
3
5124,03 4541,33 3154,67 3154,67
4
4
5
4264,45 2741,13 2741,13 4003,99 3920,11 4423,1
3920,11
0,29
0,257
4763,9
3920,11
0,312
0,257
5
6623,45 5082,17 3893,16 3893,16 5108,96 3920,11
0,335
0,257
6
6
7558,06 5428,17 4335,12 4335,12 5458,27 3920,11
0,357
0,257
7
7
8133,9
5695,42 4665,41 4665,41 5598,49 3920,11
0,367
0,257
8
8
8995,75 5998,02 5030,36 5030,36 5879,32 3920,11
0,385
0,257
9
9
9982,38 6342,75 5436,79 5436,79 6169,57 3920,11
0,404
0,257
10
10
10677,46 6533,52 5658,19 5658,19 6406,47 3920,11
0,42
0,257
11
11
11121,29 6738,23 5893,38 5893,38 6470,05 3920,11
0,424
0,257
12
12
12098,76 7195,65 6411,37 6411,37 6591,27 3920,11
0,432
0,257
13
13
12639,37 7452,04 6697,84 6697,84 6648,88 3920,11
0,435
0,257
14
14
13602,07 7729,81 7005,58 7005,58 6898,18 3920,11
0,452
0,257
15
15
14246,05 8031,63 7337,25 7337,25 6953,26 3920,11
0,455
0,257
16
16
14942,58 8360,63
7696
7696
7006,23 3920,11
0,459
0,257
17
17
14942,58 8360,63
7696
7696
7006,23 3920,11
0,459
0,257
18
18
16171,01 8720,5
8085,5
8085,5
7269,32 3920,11
0,476
0,257
19
19
17020,38 9115,65 8510,19 8510,19 7319,47 3920,11
0,479
0,257
20
20
17553,67 9115,65 8510,19 8510,19 7548,81 3920,11
0,495
0,257
21
21
19117,96 9551,36 8975,34 8975,34 7846,47 3920,11
0,514
0,257
8,806
5,797
TOTAL
5821
4789,98 3503,16 3503,16
Tableau 3 : calcule de compression dans le mât
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19
projet pont suspendu 2009
Vérification de l’écrasement du béton :
f
б
é
Avec :
б : Contrainte de compression dans le m t.
f f
: Contrainte de compression admissible du béton, sachant que :
é
= 0,65 40=26 N/mm2.
é
б =14,603 N/mm²
26 N/mm2 .
Donc : la condition est vérifier
4. La compression dans le tablier : A ce stade de l’étude, on calcul la contrainte de compression due à l’effort normal induit par les haubans (Cu) :
D’où :
(A : section du tablier).
1.2
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20
projet pont suspendu 2009
hauban α(°) 1 55 2 50 3 46 4 43 5 40 6 37 7 35 8 33 9 31 10 30 11 29 12 27 13 26 14 25 15 24 16 23 17 23 18 22 19 21 20 21 21 20
total
Force de compression Cu (KN) 5837,654 2741,135 3154,672 3503,169 3893,168 4335,129 4665,414 5030,362 5436,797 5658,194 5893,388 6411,371 6697,849 7005,586 7337,259 7696,000 7696,000 8085,506 8510,192 8510,192 8975,342
force Ti (KN) 10177,64 4264,45 4541,33 4789,98 5082,17 5428,17 5695,42 5998,02 6342,75 6533,52 6738,23 7195,65 7452,04 7729,81 8031,63 8360,63 8360,63 8720,5 9115,65 9115,65 9551,36
Force de compression Cd (KN) 7005,185 3289,362 3785,607 4203,803 4671,801 5202,155 5598,497 6036,435 6524,157 6789,833 7072,066 7693,645 8037,419 8406,704 8804,710 9235,200 9235,200 9702,608 10212,230 10212,230 10770,411
Contrainte de compression бc (N/mm²) 0,8474698 0,39793888 0,45797332 0,50856563 0,56518288 0,62934372 0,67729227 0,73027285 0,78927625 0,82141703 0,85556091 0,93075796 0,97234685 1,01702207 1,0651719 1,11725146 1,11725146 1,17379726 1,23545014 1,23545014 1,30297738
18.447
Tableau 4 : contrainte de compression dans le tablier
é
Avec : Contrainte de compression dans le mât é é
On a:
: Contrainte de compression admissible du béton, égale à 0.65
35
18.44 /
22.75 / é
22.75 /
Donc la condition est vérifiée.
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21
projet pont suspendu 2009
5. Efforts dans la structure La hauteur statique de la structure au niveau de la fondation est de plus 120m visà-vis d’une portée d’environ 600 m. Par conséquent, les efforts dans les pylônes sont relativement faibles. Le tablier est mince, étant donné que le tablier est suspendu tout les 12m. Un risque faible de flambage généralisé du tablier est à envisager, les haubans comprimant le tablier, à l’exclusion de la partie centrale. Un dimensionnement particulier du tablier concernant le vent doit être effectué pour en garantir la stabilité. L’effort d’ancrage des haubans de retenus doit être repris soit par des ancrages soit par une fondation massive jouant le rôle de contrepoids.
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22
"Un grand ingénieur n'est pas esclave de ses formules. C'est un artiste qui utilise ses calculs comme des outils pour créer des formes aussi évidentes et harmonieuses dans leur apparence que les lois naturelles qui les sous tendent. II manie ses matériaux avec une vision poétique, révélant ses forces ultimes à travers une structure appropriée à ses pouvoirs uniques"
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2.Proposition 2 :
«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 imposantes. 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.
Photo3 : Pont du Golden Gate. 1. Différents type de ponts suspendus La typologie des ponts suspendus est définie par rapport aux formes caractérisant la suspension. Il existe deux formes de la suspension sont : •
Suspension total
•
Suspension central
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25
projet pont suspendu 2009
Figure 9 : type des suspensions. On a opté la suspension classique à double nappe continue à s’imposer, à deux câbles porteurs. Les suspentes sont faites d’une paire de câbles et relient le tablier aux câbles porteurs tous les 24m. Côté câble porteur, les suspentes sont soit attachées à un collier par une articulation de type axe sur chape, soit formées en boucle pour ceinturer le collier dans des gorges rainurées. Les colliers constitués de deux demi-coquilles cylindriques, sont serrés par des boulons à haute résistance pour produire la résistance de friction nécessaire et s’opposer à tout glissement sur le câble. Côté tablier, la liaison est réalisée par un étrier
s’articulant sur une pièce spéciale fixée au tablier, ou par ancrage sur un appendice extérieur à la poutre et prolongeant la pièce de pont.
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26
projet pont suspendu 2009
2. Pylônes L’ouvrage constitue deux pylônes à deux mâts verticaux en forme de H, Ils sont ancrés sur de puissantes fondations. Leur construction fait plus souvent appel au béton. Les montants, réalisés en caissons, sont entretoisés sur leur hauteur pour rigidifier la structure sous les effets de compression et de flexion transversale.
Figure10 : vue en élévation du pylône
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27
projet pont suspendu 2009
3. Tablier On a opté un tablier en ossature mixte offre de nombreux avantages dans une gamme de la portée de l’ouvrage. En effet, les ossatures mixtes sont plus économiques que les caissons à dalle orthotrope et sont plus légères que les tabliers en béton. Par ailleurs leur montage est relativement simple. En général, Le tablier est constitué par une dalle mince, reposant sur 2 poutres principales longitudinales, entretoisées tous les 6m.
Figure11 : Coupe transversal de tablier.
. La figure.8 montre la coupe schématique du tablier.
La figure.8 : montre la coupe schématique du tablier.
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28
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4. Le type de câbles Dans le projet D’OUED ENDJA, on distingue deux types des câbles : deux câbles porteurs, et les suspentes.
• Câble porteur : dans l’ouvrage D’OUED ENDJA, on adopte des câbles de diamètre ont une section insuffisante pour supporter les efforts.
• Les suspentes : sont des câbles composés de fils tréfilés, mais de faible diamètre. On acquiesce des câbles T15 torons.
5. Pré dimensionnement du tablier • Nombre de poutres : N= la/d la : la largeur de tablier égal 11m ; d : l’espacement on le fixe d=8m ; N=
= 1.37
Donc N = 2 poutres
• Hauteur de poutre h : L’élancement ou la hauteur économique de la poutre est de l/25 Donc h = 24/25 =0.96 m. A ce stade nous avons adopté une poutre à hauteur h=1.2 m
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29
projet pont suspendu 2009
Figure 12 : Coupe transversal de la poutre 6. Calcul des charges : 6.1. Charge permanente : •
Les éléments porteurs : S= (0.6 x 0.03) + (1.13 x 0.03) + (0.8 x 0.04) S=0.084 m2 P= 0.084 x 78.5 x 1 =6.59 KN/ml
•
Dalle : SD = 11 x 0.25 = 2.75 m2. PD= 2.75 x 25 x 1 = 68.75 KN/ml
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projet pont suspendu 2009
•
Entretoise : Un profilé de HEA600 S=226.5cm2
P= 0.02265 x 11 x 78.5 = 19.48 KN ; on a chaque 6m une entretoise Alors : P= 19.48 x (99/600) =3.214 KN/ml •
Trottoirs : S= 0.4581m2 P=0.4581 x 2 x 25 x1 = 22.905 KN/ml
•
Les éléments non porteurs o Couche de revêtement en béton bitumineux 8 cm = 0.08 x 8 x 24 = 15.36 KN/ml o Gard corps : =2 x 1 = 2 KN/ml o Glissière de sécurité = 2 x 0.6 = 1.2 KN/ml Donc :
= 3.214 + 68.75 +1.2 + 2 + 15.36 + 6.59 + 22.905
= 120.02 KN/ml
6.2. Les surcharges : •
Trafics : = 3 KN/m2 = 3 x 8 = 24 KN/ ml
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31
projet pont suspendu 2009
7. Suspentes : Lorsque chaque paire de suspentes supporte la moitié de deux travées successives, ce qui fait chaque suspente maintient l= 24m.
Figure13 : Schématisation de la tension au niveau de la suspente En tant que les suspentes perpendiculaires au tablier on a :
Ti : la tension de la suspente i. : La réaction sous suspente i due aux charges permanentes et les surcharges.
σ
: Contrainte admissible réduite dans les suspentes sous le poids propre et les
surcharges. Pour déterminer la contrainte admissible réduite
des suspentes il faut définir le critère
à prendre en compte : Critère de fatigue Critère de résistance
= 0.45
σ
.∆
σ
1
q g
1
. σadm
: La contrainte admissible maximale.
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projet pont suspendu 2009
: La contrainte de rupture de l’acier 1770 MPa. = 0.45 x 1770 = 796.5 MPa ∆
300 / 0.21
0.3
Donc on dimensionne les suspentes selon le critère de la résistance on a : σ 658.264 /
ΣFi = 0
Donc : Ri = (G+q) x l Ri= (120.02 + 24) x 24 = 3456.48 KN
Ai =4339.586 mm2. Le nombre des câbles est :
N = 29 On prendra les câbles de Freyssinet de 37T15.
8. Hauteur des suspentes : Pour calculer la hauteur des suspentes nous avons utilisé l’équation suivante :
. .
…...(*) tel que :
x : l’espacement entre les câbles ; f : la flèche de câble porteur f= (600/9)= 66.66m : Longueur de la portée l = 600m ; : La raideur d’une seule suspente ; .
;
: Le module d’élasticité du câble. : La section du câble i. : La longueur du câble i.
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33
projet pont suspendu 2009
D’après l’équation (*) on obtient les hauteurs de suspentes dans le tableau suivant :
x(m)
y(m)
(m)
li(m)
(KN/m)
24
10.229
68.5
58.270
18096.791
48
19.607
68.5
48.893
21567.505
72
28.132
68.5
40.368
26122.176
96
35.804
68.5
32.696
32251.652
120
42.624
68.5
25.876
40752.048
144
48.591
68.5
19.908
52968.656
168
53.706
68.5
14.794
71278.897
192
57.968
68.5
10.531
100132.941
216
61.378
68.5
7.121
148083.134
240
63.936
68.5
4.564
231047.327
264
65.640
68.5
2.859
368835.257
288
66.493
68.5
2.006
525672.981
Tableau 5 : hauteurs des suspentes 9. Câble porteur : Dans ce stade de Calcul la poussée ; la composante horizontale de la tension de câble.
H = (G + q). H
: la composante de la tension de câble ;
f : la flèche initiale du câble.
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34
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Figure 14 : Schéma de câble porteur.
Figure15: Schéma des forces. La tension maximale de câble est de :
Calcul de l’angle θ : On a: tan Ty =
= .
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35
projet pont suspendu 2009
A.N: .
Ty =
Tx = 24
.
120.02
= 97208.640 KN
.
tan
Alors :
43206
0.44
.
Donc par conséquent :
θ= 24° 106377.996
En fin : Le nombre des câbles :
; Tel que :
.
133556.806
Donc :
133556.806 150
890.378
890.378 Nous avons opté des câbles Freyssinet de 15x91T15.
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36
projet pont suspendu 2009
10. Analyse multicritère : Et enfin de compte, la solution retenue à l’unanimité dans le groupe était le pont suspendu. Il faut préciser tout de même que cette variante « finale » est passée par énormément de changements et cela afin de parfaire l’insertion de notre ouvrage dans le site tout en prenant en considération toutes les contraintes qui l’accompagnent. Parmi les raisons qui nous ont poussés à fixer notre choix sur le type de pont on cite les suivantes : L’objectif ‘Economie’ est le plus important pour un ouvrage de cette grandeur. La variante 2 est très bon marché par ce que la variante1 nécessitera un volume de matériaux de construction plus important. Du point de vue ‘Esthétique’ on a acquiescé que la proposition 2 le plus d’élégance, elle représente quelque chose de particulier. Il est vrai que s’intègre mieux dans l’environnement parce qu’elles restent simples. A fin d’évaluer chaque critère, nous lui affecterons une note sur 20. La variante retenue sera celle dont la moyenne est la plus élevée.
Esthétique
Coût
entretien Moyenne
Variante1 Pont à hauban
13
12
14
13
Variante2 Pont suspendu
18
10
12
13.33
Tableau 6 : Analyse multicritères.
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37
Chapitre 3 Dimensionnement
TABLE DES MATIERES
PAGES
1. Introduction :
41
2. Rappel : solution retenue
42
3. Définition des charges
43
3.1. Charges permanentes
43
3.2. Charges du trafic
43
3.2.1.
Modèle de charge A(l)
43
3.2.2.
Modèle de charge B
43
3.2.3.
Modèle de charge Mc120
43
3.2.4.
Modèle de charge D240
43
3.3. Effort du freinage
44
3.4. Surcharge sur trottoir
44
3.5. Le vent
44
3.6. Température
44
3.7. Le séisme
44
4. Combinaison des charges
45
projet pont suspendu 2009
1. Introduction : Depuis que les hommes construisent des ponts, le problème majeur consistait à entreprendre la construction d’un ouvrage au dessus d’un très large cours d’eau ou d’une vallée, sans pour autant provoquer de gêne a la navigation ou la circulation par la présence d’énormes piliers, ni de construire des ouvrages trop hauts. On ne pu se pencher sur ce problème qu’une fois que l’homme eut à sa disposition un matériel assez résistant capable de se maintenir malgré d’énormes tensions. D’où l’utilisation de longues poutres de fer forgé ou d’acier. Bien que ce matériel était le plus adéquat, il paraissait impossible que des ouvrages construits sur des centaines de mètres puissent résister aux contraintes de la circulation actuelle. La réponse à ce problème fut trouvée: au lieu de chercher à maintenir un pont par le bas, il fallait le soutenir par le haut, et ce en le suspendant !! Dans un pont suspendu, un câble continu, ancré aux extrémités, s’étend sur toute la longueur du pont en passant sur le sommet des pylônes ;des câbles plus petits(les suspentes),reliés au câble principal, soutiennent le tablier* à intervalles réguliers. La forme du câble (la figure géométrique nommée « chaînette » change dynamiquement pour équilibrer la charge. Les véhicules qui circulent, par exemple, modifient notablement la chaînette, et le tablier, rigide, répartit les contraintes en lissant les déformations. Au tout départ, on a jugé deux solutions de proposer deux variantes et on a comparé entre eux. Cette analyse renforcée par un pré dimensionnement bien que sommaire, nous a aidés dans notre choix de solution final. D’après l’analyse multicritères la variante 2 qui a été retenue.
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41
projet pont suspendu 2009
Figure 16 : Schéma de la variante retenue.
2. Rappel : solution retenue La solution retenue est le pont suspendu à une suspension latérale à deux câbles porteurs, les suspentes espacées de 24 m au niveau de tablier. Les mâts sont vertical en forme de H soutient par deux entretoises par rapport au tablier dont la section transversale.
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3. Définition des charges 3.1. Charges permanentes : On distingue deux types des charges permanentes : • •
La structure porteuse : le tablier. Les éléments non porteurs.
Les deux types sont mentionnés dans le chapitre précédant.
3.2. Charges du trafic : Les modèles de charges verticales du trafic routier représentent les situations de trafic et de charge suivante : Il y a 4 modèles des charges à considérer :
3.2.1. Modèle de charge A(l) : charge uniformément repartie à deux voies chargés : A= 20.24 KN/ml.
3.2.2. Modèle de charge B : ¾ Bc : action concentré de groupes d’essieux. Deux voies chargées seront appliqués sur l’ouvrage. la charge de ces groupes d’essieux vaut : 2 voies chargées
E.AV E.AR
13.280 t 26.560 t
132.8 KN 265.60 KN
Tableau 7 : valeurs de modèle Bc ¾ Bt : se composes de groupes de deux essieux.la charge d’essieux vaut Bt=321.6 KN
3.2.3. Modèle de charge Mc120 : Véhicule militaire circulent en convois de Mc120=1106.6KN. La charge vaut
181.41KN/ml.
3.2.4.
Modèle de charge D240 :
Comporte une remorque de trois éléments de quatre lignes à deux essieux de 240 tonnes de poids total. Ce poids est supposé réparti au niveau de la chaussée sur un rectangle uniformément chargés de 3,2 m de largeur et 18,6m de longueur. Q/ml=129.03 KN/ml.
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43
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3.3. Effort du freinage : Les forces de freinages seront appliquées au niveau de la chaussée et considérées comme uniformément répartie pour le système A(l).
¾ Effort du freinage dû par A (l) : 20
0.0035
.
Tel que : S : la surface chargée ; S= 8 x 600 =4800m2 Donc : 20
4800 0.253 0.0035 4800
¾ Effort du freinage du par Bc vaut 30t.
3.4. Surcharge sur trottoir : une charge répartie de l’ordre de 150 kg/m2 par trottoir et sur toute la longueur.
P2trotoirs = 4.5 KN/ml
3.5. Le vent : les efforts engendrés sur l’ouvrage par le vent sont fixés par le fascicule 61.II ; une charge répartie vaut 2 KN/m2.
3.6. Température : La variation uniforme de la température se réfère moyenne de la région. Pour les ponts on prend ∆ 10 .
3.7. Le séisme : L’Algérie est divisé en trois zones de risque sismique.les zones ont été définis sur la base de la séismicité passée actuelle. Selon la carte fournie par la norme RPA99 version 2003 la région de Sidi MEROUANECHI GARA se situe en zone IIA d’une séismicité moyenne.
ZONE IIA : accélération horizontale ah = 0.35.g (RPA99 version 2003)
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4. Combinaison des charges : De manière générale, les sollicitations sont déterminées en distinguant une action prépondérante, accompagnée d’action concomitante. Un coefficient de majoration est affecté à chaque action en fonction de sa nature, prépondérante ou concomitante. Les facteurs de majoration sont mentionnés dans le tableau suivant :
action
ELS
ELU
Poids propre (G)
1
1.35
Surcharge A(l)
1.2
1.6
Système Bc
1.2
1.6
Mc120
1
1.35
D240
1
1.35
Vent (W)
1
1.5
Température ( ∆ )
0.5
0
Surcharge de trottoir(St)
1.2
1.5
Charge du trafic routier
Tableau 8 : Les facteurs de majoration.
La valeur de dimensionnement comprend l’action prépondérante, toutes les actions permanentes et en règle générale deux actions variables.
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En considérant chaque action prépondérante, nous obtenons les combinaisons suivantes :
Action prépondérante
Combinaisons
N°combinaisons
1.35G + 1.6 (A(l) + St)
1
1.35G + 1.6 (Bc + St)
2
1.35G + 1.35 Mc120
3
1.35G + 1.35D240
4
1.35G + 1.5 W
5
G + 1.2 (A(l) + St)
6
G + 1.2 (Bc + St)
7
G + Mc120
8
G + D240
9
G + 1.2 (A(l) + St) + 0.5 ∆
10
G + 1.2 (Bc + St) + 0.5 ∆
11
G + Mc120 + 0.5 ∆
12
G + D240 + 0.5 ∆
13
Tableau 9 : Les différentes combinaisons
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47
Chapitre 4 Étude statique
TABLE DES MATIERES I. Systèmes statique II. Calcul automatique 1. Introduction 2. Présentation du logiciel ROBOT 3. Modélisation 1. Tablier -Vérification des résultats des moments -Ferraillage de la dalle a)Armatures longitudinales b) Armatures transversales c)Vérification de l’armature minimale 2. Caractéristique de la section mixte 1. Caractéristiques géométriques de la poutre de rigidité 2. Caractéristiques géométriques de la section du béton 3. Caractéristiques géométriques de la section mixte 3. Vérification des contraintes 1. Redistribution des efforts par fluage 2. Effets de retrait 3. Vérification des contraintes de cisaillement 4. Déversement 5. Voilement 4. Calcul de la connexion 5. Calcul d’entretoise 6. Dimensionnement des câbles 7. Le mât 1. Système statique 2. Vérifications a)Contrainte de compression dans le mât b) Calcul les contraintes dus au fluage 3. Dimensionnement des armatures du mât
PAGE 49 52 52 52 54 55 55 56 56 57 58 58 58 59 60 61 61 61 62 62 64 66 69 71 74 74 75 76 75 79
a)Les armatures longitudinales b) Les étriers c)L’entretoise
79 82 84
4. Vérification le flambement du mât
86
8. Joints de chaussée -Calcul du souffle du joint -Type de joint choisi
88 88 89
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I. Systèmes statique : ¾ Dalle :
Figure 17 : Coupe A-A Le système longitudinal de la dalle se situ entre les deux extrême suivants :
a) SUITE DE POUTRES SIMPLES :
Figure 18 : Schéma statique de poutre simple b) SUITE DE POUTRES BI-ENCASTREE:
Figure 19 : Schéma statique de poutre bi-encastrée.
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N.B : le système statique réel se situe entre les deux systèmes ci-dessus, toutefois prés de b que de a.
B-B Le système transversale de la dalle se situ entre les deux systèmes suivants : a) PORTE-A-FAUX ENCASTRES EST POUTRE BI-ENCASTREE :
Figure 20 : Schéma statique de porte-à-faux bi-encastré. b) POUTR CONTINUE SUR 2 APPUIS :
Figure 21: Schéma statique de poutre continu sur 2 appuis.
Les dimensions d’un champ de dalle sont dans un rapport de 1 à 3.5 sachant que l’on va faire porter celui-ci le sens longitudinal et en se basant sur le critère d’élancement des dalles :
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50
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Figure 22: Champ de dalle. 20
30
;
6
h = 25 cm
Remarque : −
Les ponts suspendus sont des ouvrages hautement hyperstatiques, dont le comportement statique résulte d’une interaction complexe de nombreux paramètres.
−
Si on peut admettre que sous charges permanente, le système statique du tablier (après réglage des suspentes) correspond à une poutre continue sur appuis rigides, il n’en va pas de même sous l’action des sur charges.
−
En effet, les suspentes correspondent en réalité à des appuis à ressort ; sous l’action des surcharges (souvent disposées asymétriquement), ce qui équivaut à un tassement des appuis.
−
Ce phénomène se traduit entre outre par un accroissement important des moments négatifs au niveau des appuis au droit des piles, qui elles sont rigides et donc ne tassent pas.
−
Les sollicitations du tablier (M et T essentiellement), les lignes d’influences des suspentes, les efforts dans les mâts, ainsi que le comportement global de l’ouvrage (déformation, déplacement), ne peuvent être déterminés précisément qu’à l’aide d’une modélisation de la structure à les logiciels informatique.
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II. Calcul automatique : 1. Introduction: Notre étude sera consacrée à la phase de service, pour cela on va vérifier les différentes contraintes au niveau de la structure.
2. Présentation du logiciel ROBOT millenium: Le système Robot millenium est un logiciel destiné à modéliser, analyser et dimensionner les différents types de structures. La dernière étape générée par Robot Millenium est la création de la documentation écrite et graphique pours la structure calculée.
2.1. Caractéristiques principales du logiciel Robot Millenium: • Définition de la structure réalisée en mode entièrement graphique conçue à cet effet. • Possibilité de présentation graphique de la structure étudiée et représentation à l'écran des différents types de résultats de calculs (efforts internes, déplacements, travail simultané en plusieurs fenêtres ouvertes, etc.). • Possibilité de calculer une structure et d'en étudier simultanément une autre. • Possibilité d'effectuer l'analyse statique et dynamique de la structure. • Possibilité d'effectuer et, ou de modifier le type de barres lors de la définition du modèle de la structure et pendant la simulation du calcul.
2.2. Principe de fonctionnement du logiciel Robot Millenium: Comme tous les logiciels de calcul de structures Robot Millenium utilise la méthode des éléments finis et la théorie de l’élasticité pour la détermination des éléments de réduction (M, N et T) et les déformées des éléments de la structure.
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¾ Etape1: le logiciel nécessite la définition des caractéristiques: • Définition des caractéristiques des matériaux. • Définition des unités et de systèmes métriques utilisés. • Définition des normes et règlements. ¾ Etape2: Le logiciel nécessite la définition de la structure: • Définition de la grille du système d’axe. • Définition des éléments verticaux (mâts) de contreventement. • Définition des éléments horizontaux (tablier). • Définition des points singuliers (particularités et vides éventuels). • Définition des conditions d’appuis. ¾ Etape3: Le logiciel nécessite la définition et l’application des chargements de la
structure
• Le logiciel génère automatiquement le poids propre des éléments de structures noté comme des charges permanentes (pp). • Définition des charges permanentes additionnelles (poids des éléments secondaires (CCP)). • Définition des charges d’exploitation (trafic). • Définition des charges ponctuelles éventuelles. ¾ Etape4 : Choix du type d’analyse de structure : • Analyse sous charges permanentes. • Analyse sous les surcharges d’exploitation. • Analyse modale. • Analyse sismique. ¾ Etape5: définition des combinaisons de calcul et des coefficients de pondération. ¾ Etape6: lancement de calcul, affichage et édition éventuelle des résultats.
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3. Modélisation: Dans notre étude de pont, on a opté pour une séparation entre la partie suspension, mât et la partie du tablier. On commence par la vérification des contraintes au niveau des suspentes, câbles porteurs et du mât. Pour ce faire, on a sollicité le pont avec différents types de chargements suivant des combinaisons bien définies. On a introduit le mât en éléments barres ainsi que les câbles en éléments barres avec une faible inertie à la flexion et à la torsion et le tablier comme des éléments dalle (plaques). La figure ci-dessous illustre le modèle :
Figure 23 : Modélisation graphique du pont à l’aide de ROBOT 19.0
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1. Tablier : A ce stade on modélise les suspentes par des appuis élastiques, le tablier est modélisé en élément poutre chargé avec la combinaison (1.35 G + 1.6 (A(l) + ST)).
Figure24 : Résultat des moments ¾ Vérification des résultats des moments : -les moments dus aux charges ou surcharges uniformément réparties peuvent être assimilés entre ceux d’une poutre bi-encastrée et poutre simple, soit : La charge est de la combinaison (1.35 G + 1.6 (A(l) + ST)).
• POUTRE BI-ENCASTREE : Le moment au niveau d’appui : Mb=
Mb = 2343.888 KN.m
M=
M = 1171.944 KN.m
Le moment à mi-travée :
• POUTRE SIMPLE Le moment est de
Ms = 3515.832 KN.m
On a: Mmax = 2534,721 KN. M Mb = 2343.888 < Mmax = 2534,721 < Ms = 3515.832 KN.m
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¾ Ferraillage de la dalle : a) Armatures longitudinales :
•
A mi travée : M Z
: La section des armatures. M : Moment de dimensionnement. M
3041.665 KN.m
Z
Le bras de levier de l’acier, Z
d
0.25
0.05
0.9 d
0.20
La résistance ultime à la traction de l’acier f
f
3041.665 0.18 435 Donc
35.315
•
En appui :
435 N/mm
388.463 /
soit ø: 6 ø 32
Md = 2906,89 KN .m 2906.89 0.18 435 Donc
33.73
371.125 /
soit ø: 6 ø 32
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56
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b) Armatures transversales : On a modélisé la section transversale du pont par une poutre sur deux appuis rigide au niveau des appuis principaux, on charge la poutre avec la combinaison (1.35G+1.6 (A(l) +ST)),
Le ferraillage sera calculé pour 1 mètre linéaire.
•
A mi travée :
Mu= 132.50 KN.m
=
0.85
=1.35
μ = 0.297
= 19.83 MPa Avec Mu= 132.50 kN.m et d=0.225 m .
=
= 0.13
.
.
εes =
= 2,17x10-3 et εs= 10 10-3
α=
= 0.174
. 132.50
Soit ø: 4 ø 25
14.5
.
•
et Z= 0.209
En appui :
Mu= 265 KN.m
= = α=
.
=1.35
μ =0.297
= 19.83 MPa 0.265 2
1 0.225
.
19.83
= 0.26
= 0.38
εs= 3.5 10-3 (
et Z= 0.190 m
1) = 5.71 10
-3
s
= 435 MPa
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265
.
32.06
Soit ø: 4 ø 32
c) Vérification de l’armature minimale s min=
As/Ab = 0,5%
As : la section minimale de l’armature passive Ab : la section du béton As = 0,5% (Ab) = 0,005 x 0.25 = 12,50 cm2/ml Soit 4φ20 par mètre linéaire.
2. Caractéristique de la section mixte : 1. Caractéristiques géométriques de la poutre de rigidité : On prend la section d’aciers suivante
Figure 26 : Coupe transversale de la poutre de rigidité Avec:
I/xx = Ii/Gi + Sidi2 (mm4. I/xx = 19.8 109 mm4. V = 690 mm V’ = 510 m = 2.87 107 mm3. W’=
′
= 3.88 107mm3.
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2. Caractéristiques géométriques de la section du béton :
Figure 27 : Coupe transversale de la section du béton. Largeur de la dalle de compression à prendre en compte est définie dans L’EUROCODE 4 EC4 (4.2.2).
=
+
Figure 28 : largeur participante beff. Ou : Min ( ; b1) = 1.5 m = Min (
; b2) = 4 m
: La longueur de portée. , B
: Sont évalués indépendamment, 5.5m.
Donc : L=5.5 m
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B : section du béton
)
B=5500x250+ (
50= 1407500 mm2
9
Ixx =7,9x10 mm4
3. Caractéristiques géométriques de la section mixte : Avant de définir l’inertie d’une section mixte, il est nécessaire de prendre la section Homogène, sachant que : S = Sa + Sa : section d’acier. Sb : section du béton. : Coefficient d’équivalence. Im : moment d’inertie de la section mixte.
Im = I a +
.
+
.
Ia : moment d’inertie de l’acier. Ib : moment d’inertie du béton. A et b sont les distances respectives de Ga et Gb à Gm, on pose c = a + b Avec :
a
=
.
.
et
b
=
.
s = 1407500 mm2 Sa = 83900 mm2 On définit le coefficient d’équivalence entre le béton et l’acier pour les valeurs Suivant E.CIOLINA TOM 2 (10.3.2) :
=
•
A la charge permanente (la dalle étant associée à la poutre), = 18,
•
Au retrait ( = 18) et a la température,
•
Aux charges d’exploitation, ( = 6),
•
le coefficient d'équivalence instantané pour le calcul des dalles en béton traditionnel ou léger.
=15
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N
C
S
a
b
Im
Va
Va’
Vb
Wa
W’a
Wb
(mm)
(mm2)
(mm)
(mm)
(mm4)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm3)
(mm3)
(mm3)
50.9
280.3 929.67 600.3 18.15 0.547 0.847
18
870
162094 419.67 450.3
15
870
177733
459.3
410.7 53.85 204.7
26.3
0.55
0.960
6
870
242981
839.9
300.4 81.10 130.4 1349.9 450.4 62.19
0.6
1.8
969.3
560.7
Tableau 10 : Caractéristiques géométriques de la section mixte. Va =b-170 et
Vb =b+150 , Wa = Im / va ,
Wb = Im/ vb
, W’a = Im/V’a
3. Vérification des contraintes : Le retrait se produit dans le béton à mesure qu’il perd l’eau qu’il emprisonne. Le fluage résulte de la relaxation du béton sous les charges permanentes, et les changements de température provoquent des dilatations et des rétractions. Ces phénomènes génèrent des efforts normaux au tablier. Dans le cas d’une section dissymétrique acier-béton (comme la notre), de plus, le retrait provoque un moment fléchissant de retrait. Les gradients thermiques peuvent aussi provoquer des moments. Le calcul des efforts développés par ces actions n’est pas l’objet de la présente note.
1. Redistribution des efforts par fluage On considérera grosso modo que l’effet du fluage produit un raccourcissement dans l’ouvrage de 0,0002m/ml, ce qui équivaut à une température de 10ºC.
2. Effets de retrait On considérera que le retrait de dessiccation du béton produit un raccourcissement de l’ouvrage de 2 E-4, c’est-à-dire, de 0,0002m/ml. Ceci est équivalent à une température de 10ºC.
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61
projet pont suspendu 2009
3. Vérification des contraintes de cisaillement : Lorsqu’on a choisi des barres à haute adhérence de classe E36 d’une limite d’élasticité est de σ 360MPa T
τ
A
: L’effort tranchant
665.925
.
: Section de l’âme : La contrainte maximale de cisaillement.
τ τ
0.6σ 216 MPa 19.44 MPa
τ
Justification : τ
τ est vérifié
4. Déversement : Le déversement est un phénomène qui se produit quand la semelle supérieure n’est pas encore solidarisée avec la dalle de béton, soit quand le béton est encore liquide. Le déversement sera vérifié avec le Fascicule61, Titre V, Article 19.
σ:
Contrainte critique de déversement.
σ : Contrainte calculé sous charges permanentes dans la semelle supérieure. 0.66 1
: 0.375
Si
0.75
: Inertie de la poutre par rapport à l’axe YY’ dans le plan de déversement. : Hauteur de la pièce. : Le moment d’inertie de torsion de la pièce considérée. : Module d’élasticité longitudinal : Module d’élasticité transversale.
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62
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o Calcul de moment critique de déversement
:
. . . Tel que : m
3.54
1
1
m
.
; G I
.
8. O7710 N/mm
2.25 10 mm o Moment d’inertie de torsion :
.
Donc : K
2.574 10 mm
l
6m , b
.
.G.K
1.2m a
0.73 , m
M
EI
4.83
1.8 10 N. mm
Alors on peut calculer la contrainte
W
2.87 10 mm ; Le moment statique 641.75
; 0.75
0.75
Donc :
360
0.75
270
est vérifié
284.27
M WS
88.32 MPa
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63
projet pont suspendu 2009
est vérifiée.
Alors la condition
Donc la sécurité vis-à-vis au déversement est assurée.
5. Voilement : Vérification des contraintes au voilement de l’âme :
6000mm, σ τ S τ σ
1130
30
,
10
.
1
: Contrainte normale. : La contrainte normale critique de voilement. : La contrainte de cisaillement. : La contrainte critique de cisaillement au voilement.
,
Coefficients de voilement.
1.8 1.4 0.4Ψ 1
Ψ
1 1
1 1
o Contrainte de la fibre la plus comprimée :
; 2534.721 10 2.27 10
Le moment statique. 111.66 /
o Contrainte de traction dans la semelle :
, 2534.721 10 3.88 10
65.33
o La contrainte de cisaillement :
19.44
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64
projet pont suspendu 2009
On a :
0.585
6 Et Ψ Donc :
1.4
0.4Ψ
1.166
Contraintes critique de voilement : o Contrainte normale :
7.81
é
12 1
6.291Ψ
9.781Ψ
(Selon Winter)
5.768 771.11
o Contrainte de cisaillement :
5.34
é
12 1
4
728.346
Alors
S
2.83 10
1
Donc la condition et vérifié il n’y pas de risque de voilement.
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65
projet pont suspendu 2009
4. Calcul de la connexion: Toute la théorie des éléments mixtes acier-béton est basée sur l'hypothèse qu'il existe une liaison entre l'acier et le béton. L'adhérence du béton sur les poutres métalliques ou sur les tôles est non seulement trop faible, mais également trop peu durable pour réaliser cette liaison; la transmission des efforts rasants doit donc se faire par l'intermédiaire d'éléments de liaison, appelés connecteurs. Leur rôle est d'empêcher le glissement relatif des deux matériaux à leur surface de contact, ainsi que la séparation de la dalle et de la poutre métallique. Les connecteurs peuvent être classés en plusieurs catégories: • • •
Goujons à tête Equerres en acier façonné à froid Butées
Figure 29 : schéma de déffirents connecteurs. Il existe encore d'autres façons de réaliser la connexion entre l'acier et le béton (par exemple des boulons précontraints ou des ancrages réalisés à l'aide de barres d'armature). Nous allons unanimité dans le cadre de ce projet des goujons à tête: il s'agit de connecteurs souples, soudés sur la poutre métallique avec un pistolet électrique (soudage par résistance) ou plus rarement à l'électrode. La tête du goujon permet d'empêcher l'arrachement de celui-ci et le soulèvement de la dalle de béton. L'emploi des goujons à tête est cependant de loin le plus courant, grâce à la facilité et à la rapidité de pose. De plus, ces connecteurs ont l'avantage de présenter la même résistance dans toutes les directions. Ils permettent également une bonne redistribution de l'effort rasant, en raison de leur flexibilité.
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66
projet pont suspendu 2009
Figure 30 : Détails du goujon.
Figure 31 : Coupe transversale détaillant la position du goujon.
On utilise des goujons types KOESTER S235J2G3 (tableau Freyssinet) Ø=22mm; h=200mm limite élastique: 350 N/mm2
Résistance du goujon à l'E.L.U : Ecrasement du béton: 67
f 1.3
Cisaillement du goujon:
0.7 Ecole nationale supérieure des travaux publics
67
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: Diamètre de la tige du goujon : La résistance à la compression du béton : Aire de section de la tige du goujon La résistance ultime au cisaillement valeurs de
et
min
d'un goujon est donc égale à la plus petite des
.
,
Alors : 67 22 √35 1.3
147.574
93.085 93.085
Donc :
¾ Conditions technologique: Effort d'interaction ou du glissement
min
• F =
du goujon est de
,
Acier : . .
= 2800 t
• Béton FB =
,
. .
Ab =1994 t
Alors : FG = 1993 t Donc le nombre de goujons nécessaire sur la de demi-largeur de la poutre est donc e
:
214.21 215 Goujans pour 1 2 poutre Donc soit par poutre :
430
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68
projet pont suspendu 2009
5. Calcul d’entretoise : 1. Calcul des entretoises et leur dimensionnement :
Figure 32 : Vue extrudé de tablier.
2. Système statique : (transversal) a) POUTRE SIMPLE
Figure 33 : coupe transversal de poutre simple.
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69
projet pont suspendu 2009
b) POUTRE BI-ENCASTREE
Figure 34: coupe transversal de poutre bi-encastrée. −
Le système statique réel se situe entre les deux systèmes ci-dessus.
−
Toutefois, vu les dimensions relatives des entretoises et des poutres principales longitudinales sur lesquelles elles s’appuient, le système statique réel se rapproche plus du système a.
−
Le système statique retenu pour le dimensionnement aux points mentionnés plus haut, est le système a. N.B : En admettant que tus le poids du champ de dalle est supporté par l’entretoise, on se place du coté de réalité une partie du champ de dalle est directement supporté par les poutres principales longitudinales. Choix de profilé est de HEA600
226.5
1.412 10
Figure 35 : schéma transversal de l’entretoise. I V
V
4.79 10 mm , I 29.478cm, V
11270cm , 29.522cm,
I V
I V
751cm 4.783 10 mm
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70
projet pont suspendu 2009
195.95 196.376 23.41
• Vérification au voilement : On ne vérifie que le panneau intermédiaire avec les sollicitations maximales le
principe est le même que pour les poutres.
a
8m
α
14.81 1 23.9
2200.07
5.35
492.48
S
1
σ σ
τ τ
10
1
La condition est vérifiée ; il n’y a pas de risque de voilement de l’âme.
6. Dimensionnement des câbles a) calcul des allongements des câbles (suspentes) : Calcul de l’allongement des câbles ∆L se fait sous la charge du poids propre non pondéré On a: ∆L
F EA
L
F: la force dans les suspentes ; E : Module d’élasticité A : section des suspentes =5550 mm2
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71
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suspentes
Longueur (m)
Force (KN)
∆L (m)
1
58.270
2905.870
0.156
2
48.893
2901.781
0.134
3
40.368
2898.067
0.111
4
32.696
2894.72
0.089
5
25.876
2891.75
0.071
6
19.908
2889.153
0.0545
7
14.794
2886.925
0.040
8
10.531
2885.068
0.030
9
7.121
2883.582
0.020
10
4.564
2882.46
0.012
11
2.859
2881.725
0.007
12
2.006
2881.354
0.005
Tableau11 : Allongement des suspentes. a)
Dimensionnement des suspentes :
Les calculs qui suivent, ont été faits sur la base des sections de câbles torons déterminés précédemment ; Toutefois, pour des raisons constructives, le choix des suspentes s’est finalement porté sur des câbles à Multi-Torons Parallèles (type Freyssinet, T15) Cela a pour conséquence que la section d’acier A total, déterminée auparavant est en réalité égale à A , donc légèrement inférieure. Cependant, comme le module d’élasticitéE
190KN/mm , des câbles à torons parallèles.
Pour vérifier les suspentes, on dispose les charges de trafic sur l’ouvrage et on compare les contraintes de traction des suspentes avec la contrainte admissible. La contrainte admissible est de : σ
796MPa.
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72
projet pont suspendu 2009
Suspentes
Force(KN)
1
2905.870
5550
523.850
2
2901.781
5550
522.843
3
2898.067
5550
522.174
4
2894.720
5550
521.571
5
2891.750
5550
520.036
6
2889.153
5550
520.568
7
2886.925
5550
520.167
8
2885.068
5550
519.832
9
2883.582
5550
519.564
10
2882.460
5550
519.362
11
2881.725
5550
519.230
12
2881.354
5550
519.163
Section
Contrainte(MPa)
)
Tableau12 : Contraintes dans les suspentes. b) Câble porteur : Comme on a vu précédemment le type de câble porteur est de 15
91 15, ce fait de
permettre de calculer leur langueur. La langueur de câble: Donc la langueur vaut
tel
600
982
La section des câbles porteurs à vérifier à la contraint admissible
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796
.
73
projet pont suspendu 2009
Câble porteur
1et 2
Force(KN)
Section mm2
128341.17
204750
∆L (mm)
Contrainte(KN/mm²)
3.24
0.62
Tableau13 : Contraintes dans les câbles. 7. Le mât : Remarque préliminaire : En admettant de surcroît un coefficient de majoration global
1.6 pour l’acier, il
est possible (bien que les résultats ne soient pas exactement identique aux valeurs réelles) de dimensionner les mâts avec les valeurs obtenues.
1. Système statique : Le système statique des mâts est identique dans le sens longitudinal et transversale ; il correspond à une pile encastrée à la base.
Section du mât : tx=ty=0.45 m
Figure 36: coupe transversale de mat
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74
projet pont suspendu 2009
¾ Charges agissant en tête de mât : o Le mât est essentiellement, due aux efforts verticaux introduits par le câble porteur N ; o Sous charges permanentes, on a fait l’hypothèse que les efforts verticaux provenant des suspentes étaient entièrement repris par le câble porteur. o Sous l’action des surcharges, ce câble porteur vont s’allonger de ∆ ; la composante horizontale de cette allongement va provoquer une excentricité de N et par conséquent un moment
. au pied du mât ;
D’autre part, la rigidité du mât n’étant pas négligeable, on fait l’hypothèse que le déplacement est un moment supplémentaire.
.e
Figure 37 : schéma statique de mat 2. Vérifications : Le mât étant un élément sollicité à la fatigue (due essentiellement au trafic routier) devrait faire des vérifications. Toutefois, par manque de temps et pour des raisons simplificatrices, on se contentera des vérifications suivantes :
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75
projet pont suspendu 2009
a) Contrainte de compression dans le mât : Le mât est soumis à la flexion oblique. La contrainte de compression est de la forme suivante : c
=
+
+
•
бc : contrainte de compression dans le mât.
•
Nd : effort normal de dimensionnement.
•
A : section du mât.
•
Myd, Mxd : moment de dimensionnement par rapport aux axes x et y.
•
Vx, Vy : Distance entre le centre de gravité et les fibres les plus comprimées.
•
Ix, Iy : moment d’inertie par rapport aux axes x et y.
Figure38 : diagramme du moment de flexion suivant X Ecole nationale supérieure des travaux publics
76
projet pont suspendu 2009
Figure39 : diagramme du l’effort de compression
Figure 34: diagramme du moment de flexion suivant Y
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77
projet pont suspendu 2009
Tableau 14 : les déplacements. La contrainte de compression dans le mât est donc de :
σ
. .
.
3
. .
1.5
8235.630KN/mm
8.235 / On a la contrainte de compression de béton = 0,65 x 40 = 26 N/mm2. En remarque que les contraintes dans le mât est inférieur à la contrainte de compression du béton. Donc pas de risque d'éclatement de béton.
b) Calcul les contraintes dus au fluage : •
Fluage :
On peut déterminer les déformations résultants au fluage de béton en multipliant les déformations élastique par un facteur de proportionnalité fonction de temps, appelé le coefficient de fluage. ε: = (t,t0). εel Où : ε el : déformation élastique de béton (t,t0) : coefficient de fluage (t,t0)= . . (t- t0) : Facteur dépendant de l’humidité relative de l’air ambiant et de la consistance du béton. : Facteur dépendant de l’âge de mise en charge de béton. t : L’âge de béton. Ecole nationale supérieure des travaux publics
78
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t0: Âge du béton lors de la mise en charge. (t- t0): Fonction définissant l’évolution du fluage dans le temps. On a : =2.5 =1(t0=28jours),
(t- t0)=1
= : Contrainte de compression dans le mât. : Module d’élasticité du béton. = 37619.471 N/mm2
=11000
2.5 8.235 37619.471
5.472 10
3. Dimensionnement des armatures du mât : Le mât est soumis à un effort normal(N), deux moments de flexion autour des axes X(M22) et Y(M33). D’où la nécessité de ferrailler le mât à la flexion oblique. •
L’effort de compression maximum est N= 12411,2 KN
•
moment de flexion est M22= 22359.392 KN.m
•
moment de flexion est M33= 62838.896 KN.m
•
L’effort tranchant V23= 5093.94 KN
a) Les armatures longitudinales Pour le calcule des armatures à la flexion oblique, on a utilisé l’abaque pour le dimensionnement des sections en béton armé section creuses de RENE WALTER b = 3m h = 6m Orientation de la section: Condition d’orientation :
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79
projet pont suspendu 2009
0.48 = 0.16 3 0.48 = 0.08 6
abaques
Solicitations: = 12411.2
1.2 = 14893.44 KN
= 62838.896
1.2 = 75406.67 KN.m
= 22359.392
1.2 = 26831.27 KN.m
My 0.15Fa
= 35 N/mm2
Mx
= 460 N/mm2
H
0.35Fa
B
Figure 41: répartition des armatures du mât. = 12411.2
1.2 = 14893.44 KN
= 62838.896
1.2 = 75406.67 KN.m
= 22359.392
1.2 = 26831.27 KN.m
n= mx = my =
= 0.023
. . .
.
.
.
= 0.0039 = 0.039 5
Le rapport
=5 donné est compris entre les valeurs
=2 et
∞. Pour réaliser
l’interpolation, on inverse les rapports et l’on interprète l’abaque (mx-n ; Comme abaque (0.5 my-n ; 1/
= 0.5)
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=2)
80
projet pont suspendu 2009
Figure 42 : abaque de flexion oblique N°2
W = 0.071 après l’interpolation (formule générale)
Armatures : W=
Fa tot = w.bH
Fa tot = 1296 cm2 0.15 Fa tot = 195 cm2 ce qui représente 16 40 0.35 Fa tot = 454 cm2 ce qui représente 36 40
0.72%
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81
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b) Les étriers : L’aire des étriers nécessaire par mètre de longueur 2 âmes résistant à l’effort tranchant : (Ast/S)néc=(Vd/fs.Z).tan •
Ast : la section d’acier des étriers nécessaire.
•
S : l’espacement entre les étriers.
•
Vd : l’effort tranchant de dimensionnement.
• • •
fs : vaut 0.46 KN/mm² Z = 6-2.(0,03+0.014+0.04) = 5.832 m : vaut 45°
(Ast/S) néc = (5093.94 / 0.46 5,832) = 1898.79 mm2/ml En choisissant un espacement S = 0,15m on trouve : As= 284,81 mm², ce qui nous donne 2 barres
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14.
82
projet pont suspendu 2009
Figure 43 : Plan de ferraillage du mât.
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83
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c) L’entretoise : même procédure de calcule du mat 1.
Armatures longitudinales : = 237.31 KN = 4768.92KN.m = 3413.51KN.m
b = 1.5m h = 3m Orientation de la section: Condition d’orientation : 0.3
1.5 = 0.20s
0.6
3 = 0.2
Le rapport
Abaque
=2.9 donné est compris entre les valeurs
i=2
et
s=
Figure 44 : abaque de flexion oblique N°23
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84
projet pont suspendu 2009
W = 0.01 après l’interpolation (formule générale) W=
Fa tot = w.bH
Fa tot = 117.39 cm2 0.15 Fa tot = 17.60 cm2 ce qui représente 10 16 0.35
Fa tot = 41.08 cm2 ce qui représente 14 20
2. Les étriers : (Ast/S) néc = (2704.68 / 0.46 2.872) = 2047.26 mm2/ml As= 307,08 mm², ce qui nous donne 2 barres
14.
Figure 45 : Plan de ferraillage de l’entretoise.
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85
projet pont suspendu 2009
4. Vérification le flambement du mât: Du fait de la grande hauteur des pylônes, il est essentiel de faire des vérifications au flambement. Dans le cas de ce projet le mât est encastrée-libre (encastrée à une extrémité (la base) et libre à l’autre (la tête), on sait que la pente et le déplacement latéral sont nuls, à l’encastrement, de même que le moment agissant à l’extrémité libre. Pour vérifier le flambement il faut assurer la condition suivante : 12411.2
,
On prend en compte une déformée initiale pour la vérification de la sécurité structurale des pièces comprimées. Cette déformée sera admise affine à la déformée de flambage et la valeur maximale de la flèche initiale sera admise égale à :
,
,
300
2
: Valeur maximale de la flèche initiale.
Les pièces comprimées sont considérées comme élancées et devrons être calculées en tant compte des déformations du 2eme ordre. L’expression de l’élancement est une fonction de la longueur de flambement (Lo), du moment d’inertie (Ix) et de l’aire de la section considérée. La longueur de flambement des piles, étant encastrées à la fondation et au tablier, est égale à la hauteur.
30
(1)
5
(2)
Plan XZ : 32.236 7.72 2.043 2 Ecole nationale supérieure des travaux publics
86
projet pont suspendu 2009
: La hauteur du mât (encastrée-libre) 2
68.5
137
67.058 Donc la condition 1 est vérifiée. : L’élancement. : Longueur de flambage. : Rayon de giration de la section. : Inertie de la section. : Aire de la section. y : allongement spécifique correspondant à l’écoulement de l’acier. : Le bras de levier entre les nappes d’armatures les plus proches des parements. Les deux conditions précédentes sont vérifiées, alors notre mât peut être considéré comme Une pièce élancée. = hauteur de la section- 2(enrobage+diamètre des étriers+diamètres des armatures longitudinales.
5.792
22359.392 12411.2
1.80
16.20
: Effort normal correspondant à la charge critique d’Euler.
: Rigidité flexionnelle. 11000
37619.5 /
64611.977 Donc la condition
est vérifiée.
Plan YZ : 9.934 7.72 1.134 2 : La hauteur du mât (encastrée-articulée)
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87
projet pont suspendu 2009
2
68.5
137
120.81 = hauteur de la section- 2(enrobage+diamètre des étriers+diamètres des armatures longitudinales. 5.063
12.59
: Effort normal correspondant à la charge critique d’Euler.
: Rigidité flexionnelle. 11000
37619.5 /
2.53 10 Donc la condition est vérifiée.
8. Joints de chaussée Le pont comporte deux joints de chaussée situés aux extrémités, entre le tablier et les pylônes. Le choix des joints dépend de plusieurs facteurs, le premier étant la capacité de souffle ou déplacement maximal entre les positions extrêmes (ouverte et fermée) du joint. Les calculs simplifiés pour déterminer le souffle sont indiqués par la suite :
¾ Calcul du souffle du joint Les effets à prendre en compte sont les suivants :
• Effet de la température (∆T>0) : ∆
= 30 10
∆
9 cm
L= 600m (longueur dilatable) = 30 10 Ecole nationale supérieure des travaux publics
88
projet pont suspendu 2009
•
Effet des déformations différées du béton (retrait et fluage)
∆
∆
=
er = -3. 5
=
er = -3
:
10-5 = 1.05 cm pour le retrait 10-5 = 9 cm pour le fluage
Ainsi le soufflet sera la somme des valeurs absolues de ces deux élongations : Souffle = 9 + 1.05+9 = 19.05 cm
¾ Type de joint choisi : On choisi le type de joint de chaussée selon le souffle calculé et le trafic escompté sur la voie considérée. On constate que pour un souffle de 19.05cm il faut considérer la famille de joints appelée Wd (souffles moyens). Ces joints sont de la famille à dents en console. Conçu pour une circulation lourde et intense, ce type de joints possède une robustesse exceptionnelle. La figure ci-dessous montre la forme de ce joint.
Figure46: Joint de chaussée type Wd.
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89
projet pont suspendu 2009
type
Droit
80 gr
60gr
40 gr
30 gr
(100gr) Wd 60
60
61
71
66
67
Wd 80
80
84
92
85
86
Wd 110
110
116
104
92
90
Wd 160
160
169
158
141
193
Wd 230 230 Wd230 230
185
127
102
97
Tableau 15: Différents modèles des joints Wd. type
Amin Amax Bmin Bmax Cmin Cmax Dmin Dmax
H
E
L
F
P(KN)* Nb**
Wd60
65 125 185 245 125 185
20
80 55 200 200 52,5
65
5
Wd80
90 170 220 300 155 235
30 110 57 200 200 62,5
65
6
Wd110 120 230 300 410 210 320
40 150 82 250 250
85
100
5
Wd160 170 330 400 560 290 450
50 210 98 300 280 120
190
4
Wd230 240 470 540 770 420 650
70 300 123 350 280 175
190
5
Tableau 16 : Caractéristiques physiques du joint Wd230. Le dimensionnement en (mm). P (KN)* : efforts de mise en tension par fixation Nb**
: nombre de fixation par élément
Ecole nationale supérieure des travaux publics
90
Chapitre 5 Infrastructure
TABLE DES MATIERES
PAGES
Etude et ferraillage de la fondation du mât 93 1. Caractéristiques de la semelle
93
2. Calcul de l’effort normal
93
3. La capacité portante d’un pieu
93
a) Calcul de la charge nominale d’un pieu par les essais mécanique b) Force portante d’un pieu 4. Nombre de pieux
93 94 94
1. Effort revenant à chaque pieu
95
2. Vérification des conditions
95
3. Ferraillage de la semelle (méthode des bielles)
95
projet pont suspendu 2009
Etude et ferraillage de la fondation du mât : 1) Caractéristiques de la semelle : Longueur : L = 34,4m. Largeur : B = 23,6m. Épaisseur : E = 3,00m. Poids propre de la semelle : 94406.25 KN. A fin de mieux répartir les efforts induis par le mât sur la semelle, on a eu recoures à l’élargissement des deux pieds du mât, sur une hauteur constante ce qui nous permet d’agrandir la surface de contact entre le mat et la semelle.
2) Calcul de l’effort normal N= NU+ poids du mât + poids de la semelle. N= 12411,2+39755+94406,25=146572,45 KN
3) La capacité portante d’un pieu : Compte tenu de la nature géologique du sous sol et de ses caractéristiques et de la nature du projet, le mode de fondation le mieux indiqué est un système de fondation sur pieux d’ancrage entre 25 et 30 m de profondeur.
a) Calcul de la charge nominale d’un pieu par les essais mécanique : L’expression de la charge nominale QN d’un pieu isolé est la somme d’un terme de pointe QP et d’un terme de frottement QF.
QN =
+
: Facteur de pointe = 2 : Facteur de frottement = 3
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93
projet pont suspendu 2009
b) Force portante d’un pieu Le calcul se fait pour un pieu de 30 m de longueur et de 1,2 m de diamètre. QN= 2247 KN.
4) Nombre de pieux : nb =
=
,
= 65.23
donc en prend 70 pieux
Figure 47 : la répartition des pieux sur la semelle.
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94
projet pont suspendu 2009
1. Effort revenant à chaque pieu : Les pieux présentent une symétrie par rapport (XOY), chaque fut ramène un moment est un effort normal. L’effort normal qui revient à chaque pieu est donné par la formule suivante :
+
N i=
. ∑
+
. ∑
Avec, les hypothèses suivantes : •
Déformation pieu semelle proportionnelle à la charge
•
Semelle infiniment rigide
•
Pieux identiques
On calcul N1 pour le pieu le plus sollicité et N2 pour le pieu moins sollicité. N1= 2093,883+70,627+76.240 = 2240,75 KN. N2= 2093,883-70,627-76.240 = 1947,016 KN.
2. Vérification des conditions : a) Poinçonnement : Rmax = 2240,75 KN
2247 KN → condition vérifiée.
b) Soulèvement : Rmin = 1947,016 KN ≥ 0 → condition vérifiée.
3. Ferraillage de la semelle (méthode des bielles) : a) Armatures transversales inférieures : Selon document SETRA 1.3.2 (calcule complémentaires ferraillage type) page 57
=
Avec l= 360 cm, b= 600cm, h= 270 cm, D’où :
= 2 fe/3
= 83.65 cm2
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95
projet pont suspendu 2009
Ces armatures transversale inférieur sont placées sur une bonde de :
L = h + Φpieu = 1 + 1,2 = 2,2 m. On prend 8 HAØ25, Ainf = 39,27 cm2. •
n : Nombre de barre = 8 barres.
•
d : Enrobage = 10 cm.
•
Φ : Diamètre de pieu = 1,2 m.
•
L’espacement est de :
St =
=
.
.
.
=
0.31
32 cm
Entre les différents bandes, on placera des armatures de répartitions tel que :
Ainf =
A=
39,27 = 13.09 cm2 , Soit : 5 HAØ20 Ainf = 15,71 cm2.
Figure 48 : Armatures transversales inferieures de la semelle.
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96
projet pont suspendu 2009
b) Armatures longitudinales inférieures dans la semelle : Elles jouent un rôle de répartition dans la transmission des efforts entre le mât et les pieux de fondation.
Alin =
39,27 =13.09 cm2 , Soit : 5 HAØ20 Ainf = 15,71 cm2.
A=
=
St =
.
.
.
=
55 cm
c) Armatures transversales supérieures (de construction) Ats =
39,27 = 13.09 cm2 , Soit : 7 HAØ14 Ainf = 14.07 cm2.
=
d) Armatures longitudinales supérieures : Als =
=
13.09 cm2 Soit : 5 HAØ20
Ainf = 15.71 cm2
St = 25 cm2
e) Armatures latérales : A1 =
=
,
=
3.927 cm2 Soit 5 HAØ12. Asup= 5.65 cm². St=14 cm.
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97
Chapitre 6 Étude dynamique
TABLE DES MATIERES
pag
1. Introduction 100 2. Estimations des fréquences propres du pont 2.1. Fréquence propre de flexion -calcul à l’aide de méthode de Rayleigh 2.2. Fréquence propre de torsion
100 100 100 103
3. Comportment aérodynamique du pont
104
4. Vérification au flottement
104
5. Les effets physiologiques de vibration
106
6. Comportment sismique du pont
108
1. Combinaison d’actions
108
2. Conclusion
108
projet pont suspendu 2009
1.
Introduction :
Le rôle joué par la dynamique dans un pont suspendu est très important. Plus qu’autre type de pont, il peut même devenir déterminant quant à la faisabilité de l’ouvrage. On considère en général trois genres de problèmes : •
La sécurité aérodynamique.
•
Les effets physiologiques.
•
La sécurité à l’égard des séismes.
Le comportement aérodynamique d’une structure suspendue détermine dans une large mesure sa sécurité. De fait, un manque de stabilité dynamique globale est à l’origine de l’effondrement de certains des premiers ponts suspendus. L’analyse de tous ces phénomènes dynamique y compris les aspects sismiques, nécessite la connaissance préalable des fréquences et des modes des vibrations de l’ouvrage considéré.
2. Estimations des fréquences propres du pont : 2.1. Fréquence propre de flexion : 2.1.a) calcul à l’aide de méthode de Rayleigh : La méthode de Rayleigh, qui se fonde sur le principe de la conservation de l’énergie, est très pratique pour l’étude approchée d’un système ayant un grand nombre de degrés de liberté. Dans le cas d’une oscillation libre non amortie. On obtient ω par la conservation des énergies cinétique et potentielle. En général, on se limite à la recherche de la fréquence fondamentale.
On suppose une déformé
raisonnable du système, généralement obtenue
par l’application d’un cas de charge statique quelconque
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sur la masse
.
100
projet pont suspendu 2009
Pour un système à un degré de liberté.
Figure 49: Modélisation d’un système à un degré de liberté.
u sin 2 2 ,
D’où :
.
2 ,
2
2
. .
.
Tel que : : Énergie potentielle E : Énergie cinétique P : charge permanente m : la masse u : déplacement statique ω : pulsation propre
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101
projet pont suspendu 2009
Pour un système de N dégrée de liberté.
Figure 50 : Modélisation d’un système à N degré de liberté.
∑ ∑
.
∑ ∑
…………..
En ce qui concerne le choix de charge proprement dit, on retient en général comme agissant comme des déformé raisonnable du système, celle donnée par ses masses charges statiques . . En choisissant pour est choisie unitaire
une charge unique 1 on a :
sur la masse
………………….
∑
•
se déplaçant le plus. Si elle
Fréquence propre de flexion :
De la relation (***), on obtient en remplaçant la charge unitaire de la masse se déplaçant le plus :
. fB: fréquence propre de flexion
.
1
.
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1 par le poids propre
102
projet pont suspendu 2009
.
D’où :
.
G: charges permanentes. K: rigidité de l’ouvrage. Tel que: 4
8 Donc:
97212
10.65
/
0.13
2.2. Fréquence propre de torsion : Dans le cas des ponts suspendu à tablier souple, le mode propre de torsion est semblable à celui de flexion à une constante géométrique près. Les fréquences correspondantes sont donc liées entre elles par la relation suivante déduite de (**).
D’où : : Fréquence propre de torsion. Représente le rayon de giration. : La distance transversale entre les suspentes.
11 2
5.61
0.13
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0.127
103
projet pont suspendu 2009
3. Comportement aérodynamique du pont : Dans un pont suspendu les dimensions de la portée principale sont souvent assez importantes. Selon la situation géographique de l’ouvrage, le tablier peut être plus ou mois fortement exposer au vent transversal. Un écoulement d’air tend à lui faire subir des oscillations de torsion et flexion qui, sous l’effet de faibles variation de l’incidence de vent modifier la portance. Dans le cas d’une réalisation, il faut avoir recours des essais en soufflerie. la section, soumise au vent, subit des sollicitations statique que l’on peut décomposer en trois action : o Charge horizontale T o Charge vertical N o Un moment de torsion M
4. Vérification au flottement
En utilisant la méthode de calcul de « Kolppel » . . 1.02 1.02 Tel que : μ : masse réduite r : rayon de giration 2b: demi-largeur de tablier 11 m ε : rapport des fréquences propres de torsion et de flexion 144.024 1.3. 5.5
116.64
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104
projet pont suspendu 2009
Figure 51 : Diagramme de la vitesse critique théorique de flottement. On a:
Et on a
:
é
. . .
7 é
é
7
2
63
/
=
Coefficient réducteur de la vitesse critique théorique de flottement η = 0,8
D’où:
= 0.8
63= 50.4 m/s = 181.44 Km/h
Les observations ont montré que le vent peu souffler sur le site avec une vitesse maximum de 150 Km/h. Donc il y a un risque de flottement.
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105
projet pont suspendu 2009
5. Les effets physiologiques de vibration (la résonance) : Les oscillations de résonance sont critiques, du point de vue de l’inconfort qu’elles occasionnent aux usagers, dans le cas où la fréquence d’échappement des tourbillons correspond à la fréquence fondamentale de la flexion. A partir de la vitesse critique de résonance : .
.
V : vitesse critique de résonance H : hauteur du tablier F : fréquence des tourbillons S : nombre de Strouhal : Nombre de Reynolds ν : viscosité cinématique de l’aire (0.15 cm2/s) B : largeur du tablier 0.13 1.45 0.2 3.393
0.94 /
/
0.94 11 0.15 10
6.89 10
. 2 1.3
0.94 2
0.4
1.45
0.33 /
On a l’amplitude de l’oscillation
0.18
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106
projet pont suspendu 2009
Figure 52 : Classification physiologique D’après la figure précédente, une oscillation de 0,18 mm à la fréquence de 0,13 Hz est tout à fait acceptable du point de vue des effets physiologiques dus à la résonance et correspondant à une accélération
très faible 4. .
.
1.210
/
On constate que les sollicitations dues au vent sont moins importantes que les sollicitations dues à la combinaison la plus défavorable de l’étude statique Il n’est pas indispensable que cette vitesse demeure rigoureusement constante pour entretenir le phénomène. En effet, à partir d’une certaine amplitude, les vibrations du tablier imposent leur propre rythme aux tourbillons qui se synchronisent sur elles si la
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107
projet pont suspendu 2009
fréquence du mouvement est proche de celle de l’échappement. Pour limiter les phénomènes de résonance, il faut : •
Donner au tablier une forme profilée avec des bords d’attaque aigus, ce qui permet de diminuer l’intensité des tourbillons ;
•
Disposer des déflecteurs pour canaliser l’écoulement d’air autour des angles de la section et éviter un décollement de celui-ci.
6. Comportement sismique du pont : En général, les ponts suspendus sont considérés comme des structures peu sensibles aux effets du tremblement de terre .Ce qui les distingue des autres constructions, c’est le fait de reposer sur un nombre restreint d’appuis ponctuels qui peuvent subir des déplacements différents pendant un séisme. Le calcul des ponts soumis à une excitation sismique peut se faire de deux manières. Soit l’on procède à une analyse statique équivalente, soit par une analyse dynamique qui permet en général de mieux cerner le problème. En général le séisme est caractérisé par un spectre de réponse en des déplacements, vitesse ou des accélérations
1.
Combinaison d’actions :
L’action sismique est considérée comme des actions accidentelles au sans de la philosophie du calcule aux états limites Les combinaisons d’actions pour la détermination des sollicitations et des déformations de calcul sont :
• G+Ex+0,3Ey+0,3Ez • G+Ey+0,3Ex+0,3Ez • G+Ez+0,3Ex+0,3Ey 2. Conclusion : En général, les sollicitations dues au séisme sont moins importantes que les sollicitations dues au vent et à la combinaison la plus défavorable de l’étude statique.
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108
Chapitre 7 Méthodes générale d’exécution
TABLE DES MATIERES
PAGES
1. Aménagement du chantier
111
2. Terrassements 3. Fondation 4. Pylônes
113 113 115
5. Les coffrages
115
-Partie extérieure -Partie intérieure 6. Les massifs et tirants d’ancrage 1. Les massifs d’ancrage
115 116 116 116
2. Les tirants d’ancrage a)Protection contre la corrosion b) Calcul-Dimensionnement 1. Section d’acier 2. La longueur de scellement du tirant 3. La longueur libre du tirant 3. Réalisation 1) Conception 2) Mise en œuvre 7. Câble 8. Tablier 9. Mise en ouvre de la chaussée et des équipements
117 118 118 118 119 119 120 120 120 121 121 122
-Le revêtement du tablier 10. Assainissement d´eau
122 122
projet pont suspendu 2009
1. Aménagement du chantier : L’exécution du viaduc sera organisée en deux ateliers travaillant en parallèle, chacun sur un pylône du pont, vue la symétrie du pont et afin de gagner du temps. D’après les méthodes d’exécution choisies et les possibilités dans la région de la construction du pont, nous avons décidé d’implanter sur place une centrale à béton satisfaisant les exigences du chantier en volume de bétonnage. On a opté pour cette solution que d’acheter le béton afin de diminuer les flux et coûts de transport. Après recherche, notre choix s’est fixé sur la centrale de béton Liebherr ; la Compactmix 0.5, une petite centrale à béton de construction moderne : simple, robuste, adaptée aussi bien au béton prêt à l'emploi, qu'aux éléments en béton ou au béton préfabriqué dont le rendement de béton solide pour une durée de malaxage de 30s sans fonctionnement du dispositif de pressurisation est 30 [m³/h] et le rendement de béton frais non compacté (Taux béton frais/solide v = 1,45) sans fonctionnement du dispositif de pressurisation est de 43 [m³/h].
Figure 53 : Centrale à béton Compactmix 0.5 On a aussi besoin d´une grue à tour pour chaque pylône. Vue de la grande hauteur de bétonnage, elle sera équipée d´une benne de 2 m3 capacité. On a opté pour la grue à tour dont les caractéristiques sont illustrées :
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111
projet pont suspendu 2009
Figure 54 : La grue tour Liebherr 224 EC-H8. Pour la disposition du chantier on a prévu l’aire de stockage des aciers proche de la zone d’arrivée du matériau. Ensuite, à coté est placée la zone de fabrication de cages d’armatures de semelles et des pieux, réduisant ainsi le transport de matériel, et pour exécuter les modules (les cages d’armatures des pieux sont de 30m maximum pour pouvoir être déplacés et mises en place facilement). De la même façon, on a placé la zone de stockage de cages d’armatures à coté de la zone de fabrication. La zone de stockage de panneaux de coffrages est proche des pylônes, et de facile accès.
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112
projet pont suspendu 2009
2. Terrassements Les travaux de terrassement comprennent le débroussaillage, l’enlèvement de sols, l’évacuation des roches, les purges éventuelles et les mouvements de terre nécessaires à la préparation et à la réalisation des pistes d’accès au chantier et aux pylônes du viaduc, ainsi que la réalisation des soutènements qui s’y rattachent, la signalisation et l’éclairage. Les principaux travaux de terrassement sont les déblais des zones de stockage et de travaux aux pieds des pylônes, liaison entre les différents postes sur le chantier et avec l’extérieur. En premier lieu, on a calculé les volumes à terrasser pour la construction même. La procédure était de déterminer les aires des sections transversales des corps de sol. Le volume est obtenu en multipliant les aires avec les largeurs à mettre en œuvre.
3. Fondation : Le type de fondation profonde choisie a été influencé par les caractéristiques du sol et les dimensions des pieux. Finalement, la solution retenue est celle des pieux forés sans tubage. La cohérence du terrain (qui augmente avec la profondeur) nous permet de creuser sans la nécessité de mettre en place une paroi de soutènement. Mais il faut toujours contrôler l´évolution de cette cohésion dans le temps surtout en surface où il y a risque de décohésion. Pour la phase d’exécution du forage on va utiliser la tarière qui nous permettra d’assurer une rectitude avec la tolérance requise. Une inspection du fond du forage sera nécessaire une fois qu’il est terminé pour déterminer les véritables conditions du massif rocheux à la profondeur considérée. Il est essentiel de vérifier que la fiche du pieu dans le massif sain atteint la profondeur requise. Dans le cas échéant, l’expert géotechnicien fera une recommandation en ce qui concerne la profondeur supplémentaire qu’il faudrait atteindre. Une fois le forage réalisé on va mettre en place les armatures des pieux. Elles seront soudées dans l’atelier sur le chantier. Du fait de leurs dimensions elles seront descendues à l’aide d’une grue.
Figure 55 : Tarière et cages d’armatures. Ecole nationale supérieure des travaux publics
113
projet pont suspendu 2009
Le bétonnage des pieux se fait à l’aide d’un tube plongeur, initialement descendu jusqu’au fond du forage, puis remonté au fur et à mesure du bétonnage, pour éviter la ségrégation du béton. En fait, le premier béton coulé, contaminé par les sédiments en fond de forage, monte jusqu’à la surface pour être ensuite éliminé (recépage). La transmission des efforts aux pieux se fait au travers de la semelle de liaison ayant une hauteur de 3 mètres. Afin d’assurer cette liaison, les armatures d’attente des pieux doivent avoir une longueur d’au moins 1m.
Figure 56 : exécution des pieux.
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114
projet pont suspendu 2009
4. Pylônes : La structure est supportée par deux pylônes de grande hauteur (68.5 m). En ce qui concerne la géométrie, les pylônes sont composés de mâts dont la section est constante. La construction des pylônes se réalise à l’aide de coffrages par levées. Les coffrages déterminent la forme et l’aspect de l’ouvrage en assurant la stabilité du béton frais jusqu’à son durcissement. Chaque pylônes est réalisée à partir d’un certain nombre de levée, de x levées de 8 m le long du mât (zones de section constante ; le nombre de levées dépendent de la hauteur du pylône). Chaque levée est réalisée selon la séquence de tâches suivantes : o
Coffrage intérieur
o
Mise en place de la cage d’armatures conçue préalablement
o
Coffrage extérieur
o
Bétonnage
o
Décoffrage 2 jours après le bétonnage
La liaison entre les levées est faite à partir du moment où le coffrage intérieur de la levée de dessus commence à être réalisé le lendemain du décoffrage de la levée du dessous.
5. Les coffrages La méthode retenue pour la réalisation des pylônes, compte tenu de la géométrie constante des parois, est le coffrage extérieur et intérieur grimpant ajustable à chaque levée. Il s’agit de la méthode la plus courante de construction des grandes piles aujourd’hui. Coffrage grimpant :
• Partie extérieure Le principe du fonctionnement est simple : le coffrage s’appuie sur la partie déjà bétonnée pour se hisser à la hauteur prédéterminée. C’est un système de coffrage autonome. La caractéristique la plus fondamentale réside dans son rythme d’ascension. Les piles construites avec des coffrages grimpants se font par levées de 8 m. On a opté pour un coffrage grimpant pour les ouvrages de toutes formes i, avec la grue.
Ce coffrage accepte une charge admissible élevée, permet une grande précision des cotes et un rythme de travail rationnel pour tous les ouvrages de construction grande hauteur. Ecole nationale supérieure des travaux publics
115
projet pont suspendu 2009
• Partie intérieure : On va utiliser aussi un coffrage intérieur grimpant pour le pylône et un coffrage grimpant constant de bas en haut pour lui-même.
6. Les massifs et tirants d’ancrage : 1. Les massifs d’ancrage La solution la plus couramment retenue pour notre ouvrage est celle des massifs ou chambres d’ancrage, dont la conception est fonction de la disposition de l’ouvrage lui-même, de la nature et la résistance du terrain, des risques d’érosion par affouillement. Les massifs d’ancrage disposé à l’arrière des pylônes, enterré avec des tirants d’ancrages prolonger au le bonne sol. Les principes problèmes posés les ancrages de câbles sont deux ordres : • La stabilité des massifies, quand l’ancrage de câble n’est pas réalisé à l’aide de tirant noyés dans le rocher. • Le comportement vis-à-vis de l’oxydation du câble ou des organes de liaison des câbles aux massifs. C'est le point qui nécessite le plus de surveillance et d’entretien. La forme et la disposition des organes de liaison dépendent de la constitution des câbles. L’ancrage individuel fil par fil : c'est la solution des câbles à fils parallèles utilisés sur les grands ouvrages récents, dans ce cas, l'accrochage se fait par constitution d'une boucle sur une pièce d'acier comportant une gorge.
Figure 57 : massif d’ancrage. Ecole nationale supérieure des travaux publics
116
projet pont suspendu 2009
2. Les tiirants d’a ancrage : Donc on propose p de e faire un tirant t d’ancrage, pou ur assurer l’équilibre e le massif d’ancrag ge, Les tirantts d’ancrag ge sont desstinés à reprendre la a composan nte vertica ale de tensio on dans le câble de retenue, r la a composante horizo ontale passsant sous fo orme de compression dans le ta ablier
Figure 58: schématisa ation d’an ncrage. • Comme ces tirantts d’ancrag ge travaille ent en tracction et qu ue celle-ci est d dépendant te du type et de l’em mplacemen nt de la surcharge su ur le tablie er, ils s seront automatiquem ment solliccités à la fatigue. Il est compo osé :
-
D’u une tête d’’ancrage qui q transme et les forces de traction de l’arma ature à la structure à ancrer par p l’interm médiaire d’une plaqu ue d’app pui.
-
D’u une partie libre qui est e la longu ueur d’arm mature com mprise entre la tête d’ancrage et e le débutt du scellement.
-
D’un ne partie scellée s quii est la lon ngueur d’arrmature su ur laquelle e la force de tracction est transmise au a terrain environnant par l’interrmédiaire du d coulis de d scelleme ent.
Ecole e nationale e supérieu ure des travvaux publiics
117
projet pont suspendu 2009
a) Protection contre la corrosion : L’armature des tirants permanents doit être protégée contre la corrosion de l’acier dont le risque augmente avec les contraintes en service. Ces mesures portent sur les trois parties du tirant ; la protection doit être continue sur l’ensemble du tirant.
- Zone d’encrage : L’armature est scellée dans une gaine annelée plastique ou un tube métal.
- Partie libre : Gaine plastique ou tube métal et produit de remplissage souple entourant l’armature.
- Tête : Capot de protection plastique ou métal et produit de remplissage généralement identique à celui de la partie libre. b) Calcul-Dimensionnement : Il s'agit de déterminer la section d'acier, la longueur d'ancrage, la longueur de la partie libre. Pour cette raison, le choix du type de câbles s’est porté sur des tirants d’ancrage des câble à torons fils 31mm, qui résistent en principe mieux à ce type de sollicitation
1. Section d’acier On a une force de traction F=106377.996KN On choisi un tirant d’encrage de type 31Ø0.5 " Section Ap=3100 mm² Force de rupture Ptk=5642KN Force d’épreuve maximale PP=4232KN Résistance à la traction ftk=1820 N/mm² Limite d’écoulement fy=1640 N/mm² D’où le nombre de tirant n= (106377.996/4232) = 25 tirants de 31 Ø0.5"/câble de retenue
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118
projet pont suspendu 2009
2. La longueur de scellement du tirant : D’après recommandation TA95 (A3.43 D’après M.BUSTAMANTE page 142) Tu=
.Ds.Ls.qs
Avec : Ds= .Dd Dd : diamètre de forage de tirant. Ds : diamètre de calcul du bulbe de scellement. Ls : longueur de scellement. qs : frottement latéral unitaire du sol qs=1 N/mm². Tu : la traction des tirants : Coefficient dépend de la nature de sol dans la roche =1.2 Ls= Tu/( . Dd) -Vue le manque de données, et sachant que la longueur de scellement est généralement comprise enter 4 et 15m on prend 7m.
3. La longueur libre du tirant : L’importance de la longueur libre est dans la majorité des cas essentiellement conditionnée par la couche d’encrage.
Figure 59 : détaille d’un tirant. Ecole nationale supérieure des travaux publics
119
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Remarque : il faut assurer une certaine rigidité du mur d’ancrage, vu qu’il est sollicité à la fois par les tirants d’ancrages et par les câbles de retenu.
3. Réalisation : 1) Conception : La conception d'ancrages se base sur des études qui concernent: La définition du modèle géologique et géotechnique du sous-sol. L’identification des conditions environnementales (agressives ou non) dans lesquelles seront mis en place les ancrages. Les éléments de base à définir sont: La situation topographique, qui doit être préalablement définie à l'aide d'un relevé planimétrique et altimétrique. La situation géologique, à travers la définition des caractéristiques: o Géomorphologiques du milieu, contenant un repérage des éventuelles instabilités existantes ou potentielles et une estimation de leur évolution. o Lithologiques des terrains ou des roches. o structurales, autant à l’échelle du volume de sous-sol concerné par l’ouvrage à bâtir, que par celle du volume de terrain concerné par l’ancrage. o Hydrogéologiques générales du milieu, avec des indications sur les caractéristiques des aquifères (libre ou en pression). La situation géotechnique, avec définition des propriétés physiques et mécaniques des terrains (résistance au cisaillement, déformabilité et perméabilité) et des pressions hydrauliques dans le sous-sol. La situation environnementale, avec l’identification d'éventuelles conditions agressives (risque de corrosion) de l’environnement dans lequel seront mis en place les ancrages. 2) Mise en œuvre : Dans le cas de terrains à cohésion nulle ou faible ou dans le cas de roches disloquées, deux méthodes différentes de forage peuvent être utilisées: •
Le chemisage des trous: afin de stabiliser les parois du trou de forage, on réalise une chemise temporaire, à l’intérieur de laquelle seront introduites la barre et l’injection. Après avoir positionné correctement la barre à l’intérieur de la chemise, on extrait cette dernière.
•
Le Self Drilling Anchors (SDA): la barre de forage se comporte comme une barre installée et injectée. Ce système est constitué par une barre qui peut être utilisée soit pour le forage, soit pour l’injection à l’intérieur de terrains à faible cohésion
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sans l’utilisation d'un chemisage. Cette barre est caractérisée par la présence d'un trou longitudinal pour l’injection et un filetage pour le montage sur le matériel de forage standard.
7. Câble : Dans cette partie on a besoin d’aviation capable de s’élever en l’air (l’hélicoptère) pour attacher les deux câbles porteurs ou sommet des pylônes. Les deux câbles être lié à un haut-fil grâce à laquelle le retrait de tous les câbles d'acier à l'une des extrémités du fil lorsque le diamètre de câble 0,5m. L'adoption des points de passage le long de la corde à une altitude de 68 mètres dans l'air est le seul réseau de séparation entre les travailleurs et entre le barrage. Le câble de 91torons, les travailleurs à retirer ce dernier vers le haut du pylône. Sont collectées et enveloppé les câbles par une couverture et d'un revêtement en caoutchouc pour empêcher l'érosion, est conçu pour servir les pires facteurs de deux siècles prochains. En tout point du détroit en fixé les câbles aux blocs d’ancrage. Et en suite attacher les suspentes verticales sur les câbles, au cours du temps, des efforts unitaires transmis par les suspentes, a provoqué une évolution sensible de la morphologie des systèmes d'attache. A l'origine, les attaches étaient des étriers bouclés autour des câbles. Le glissement était empêché à l'aide de ligatures en fil de fer. Progressivement, ce dispositif a évolué pour donner naissance à des chevêtres serrés sur les câbles, et sur lesquels venait s’appuyer la suspente, puis aux colliers actuels.
8. Tablier : La construction de pont suspendu à tablier métallique pose relativement peu des problèmes. La technique la plus courante consiste à construire le tablier par tronçons levés et maintenus ensuite par un dispositif approprié pendant la Phase de soudage à la partie déjà construite. Après mise en tension des suspentes correspondants, un nouveau tronçon est monté et ainsi de suite.
Figure 60 : Grues vélocipèdes monopoutres ABUS EKL Ecole nationale supérieure des travaux publics
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Fixation du chemin de roulement sous la charpente. Bien adaptés pour des conditions de montage défavorables, Faibles côtes d’approche du chariot.
9. Mise en ouvre de la chaussée et des équipements : • Le revêtement du tablier : La chaussée du pont est composée d’une couche d’étanchéité et d’une couche de roulement pour le trafic.
o Couche d’étanchéité : En raison de la pluie et du verglas, l’eau peut s´infiltrer à travers le tablier en béton qui n’est pas parfaitement étanche. Pour éviter la corrosion des aciers il est essentiel de mettre en place une couche d’étanchéité couvrant toute la surface du tablier. Le système de revêtement est constitué des couches à base d’asphalte. Ce sont des produits coulés à chaud déposés en semi indépendance sur une feuille de papier Kraft à trous. La couche d’étanchéité proprement dite a une épaisseur de 2mm.
o Couche de roulement : Elle est constituée d’un tapis d’enrobés bitumineux d’une épaisseur de 8 cm. Des polymères seront utilisés pour améliorer l’enrobé afin de prévenir une usure rapide du fait de la circulation de poids lourds. Ceci est très important puisque une chaussée dégradée produit une très nette amplification dynamique des effets du trafic, préjudiciable à la tenue dans le temps du tablier.
10. Assainissement d´eau Le recueille de l’eau dans le sens transversal se fait en donnant à la chaussée une double pente en forme de toit de 2.5%. Une fois recueillie dans les fils d’eau de part et d’autre du tablier, l’eau est évacuée par l’intermédiaire de gargouilles implantées au droit des fils d’eau. Les gargouilles sont raccordées à un système de recueille et d’évacuation des eaux à l’intérieur de la structure du tablier.
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Conclusion: Tout au long de leur évolution, les ponts n’ont cessé d’être une source de recherches pour les ingénieurs. Ils s’interrogent toujours et cherchent à améliorer leurs performances déjà réalisées par une étude constante des matériaux. La complexité des ponts et de leur structure est sujette à de nombreuses innovations. Les structures utilisées ces dernières décennies étaient les structures à poutres. L’exposition de leur histoire, ainsi que de leurs différents aspects scientifiques, tout au long de ce PFE, permet de comprendre en quoi leur usage est plus avantageux. Leur portée est nettement supérieure à celle des autres ponts car les câbles en acier ont un rapport résistance/poids plus important que n’importe quel type de pont construit. Leur développement rapide a causé quelques précipitations entraînant des échecs nombreux mais les résultats intéressants de telles innovations ont rapidement récompensé les efforts des ingénieurs. Les surprises ont parfois été catastrophiques et décourageantes mais les records successifs de longueur de portée peu à peu conquis sont les récompenses d’un travail scientifique. L’invention d’une telle forme structurelle a permis de braver de nombreux obstacles (vent, poids, résonance et aérodynamisme) et les plus grands ponts construits actuellement sont bien entendu les suspendus aux câbles de forme hyperbolique entre les pylônes. A la suite de nos diverses recherches sur ce type de pont, nous nous sommes aperçus que ces ponts n’étaient pas les seuls à la pointe de la technologie ! En effet, actuellement, les ponts suspendus ont perdu une grande partie de leur domaine d’emploi au profit des ouvrages à haubans. Pour conclure, on peut affirmer que le pont suspendu reste le plus performant en termes de longue portée car il détient tous les records de résistance longitudinale. Les ponts à haubans ont leur part d’intérêt dans les constructions car ils correspondent aux structures les plus adaptées dans les situations de tractions transversales. Leur incapacité à franchir de longues distances permet aux ponts suspendus de rester au top des constructions.
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Annexe : solution proposé
Proposition 1 « Pont à haubans » 1. Configuration des haubans : La configuration des haubans constitue l’un des éléments fondamentaux de la conception des ponts haubanés. Elle influence en effet de façon déterminante non seulement le comportement structural de l’ouvrage, mais également la procédure de montage et l’économie. Dans le plan longitudinal, il y a trois façons de fixer les haubans sur le pylône : — en éventail : les haubans convergent en tête de pylône ; — en harpe : les haubans sont parallèles et répartis sur la hauteur du pylône ; — en semi-éventail, combinaison des deux dispositions précédentes.
1.1.1 Disposition en harpe (figue 61) • Les avantages : -
Les câbles sont parallèles et se croisent optiquement sous un angle constant confère l’ouvrage un aspect agréable.
-
Donne une rigidité suffisante pour réduire la déformabilité du tablier.
-
Les câbles créent une liaison entre mâts et tablier qui s’oppose rigidement à tout déplacement horizontal relatif.
-
Diminue les risques d’instabilité élastique du pylône.
• Les inconvénients : -
La limite contre les sollicitations engendrée dans l’ouvrage par : Le retrait, fluage ou les variations de température n’est pas efficace.
-
Le poids total des câbles est grand.
-
N’est pas optimal du point de vue de l’économie.
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-
Pas des avantages esthétiques incontestables.
-
L’effort normal est un peu élevé.
Figue. 61 : Disposition en harpe 1.1.2 Disposition en éventail : • Les avantages : -
le poids total des câbles est nettement inférieure que la configuration en harpe.
-
L’effort horizontal introduit par le câble dans le tablier est très faible ;
-
La flexion longitudinale des mâts demeure modérée ;
-
La flexibilité de la structure et favorable dans les effets de déplacement horizontale du tablier ;
-
L’effort normal en général faible.
-
L’ouvrage stable face aux actions sismique.
• Les inconvénients : -
Cette solution paraît moins convaincante que la solution en harpe de point de vue de l’esthétique ;
-
La disposition en éventail ne peut pas être envisagée dans les grandes portée ;
-
La convergence idéale des câbles n’est pas réalisable en pratique ;
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-
Il est nécessaire de repartir les ancrages dans une zone plus ou moins étendue suivant la géométrie et l’importance de l’ouvrage.
-
La zone frottement sollicitée ne peut généralement être réalisée qu’au moyen de mesures compliquées, couteuse et souvent peu élégantes.
Figue. 62: Disposition en éventail. 1.1.3 Disposition en semi-éventail : • Les avantages : -
La répartition des haubans à la partie supérieure du pylône ; offre de facilité l’ancrage des haubans.
-
Pour autant réduire sensiblement la hauteur statique, par conséquent l’efficacité du haubanage.
-
Réduire la rigidité souvent gênante de la liaison entre les mâts et le tablier ;
-
Permet des simplifications d’ancrage du premier hauban dans le mât ainsi pour des raisons d’esthétique.
-
Une solution compromis entre les exigences de l’esthétique et de l’économie.
Configuration transversale : Le choix d’une suspension latérale ou centrale constitue l’élément déterminant de la conception transversale des mâts. Les avantages et les inconvénients de ces deux types de haubanages.
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Suspension latéral : S’il s’agit d’une suspension latérale, la conception des mâts doit baser sur les conditions suivantes : •
• • •
•
Si la largeur du tablier (< l5m), la conception la plus courante consiste à suspendre le tablier par ses bords latéraux, les pylônes étant alors deux mâts verticaux. La suspension est constituée par deux nappes quasi verticales de haubans. On supprime toutes les forces de déviation transversales pouvant agir sur les mâts. Il est toutefois possible de parer à l’influence néfaste du fluage (déformation des porte-à-faux) Si la portée du pont et la hauteur du mât sur tablier deviennent importante, il est nécessaire d’une entretoise destinée pour réduire la flexion transversale due à l’inclinaison des haubans. Dans tous les cas, la rigidité à la torsion de l'ensemble tablier-suspension est assurée ; des charges dissymétriques ne conduisent qu'à des déflexions transversales faibles du tablier. De même, cette rigidité est suffisante vis-à-vis des problèmes de stabilité aéroélastique.
2. Type de câble haubans : Dans un ouvrage, les haubans subissent des variations de tensions dues aux charges d'exploitation sur le tablier et aux effets de la température (augmentation ou diminution globale de la température, gradients thermiques dans le tablier, différence de température entre les haubans et le tablier. Il existe essentiellement trois types de câbles (fig.61) : - les câbles à fils parallèles; - les câbles formés de torons parallèles ; - les câbles clos
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Figue. 63 : Types des câbles.
Proposition 2 : Pont suspendu
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Figure 64 : Suspension du tablier sur un câble porteur
Lexique : (1) Pylône : Structure élevée, en béton armé, servant de support aux câbles (2) Tablier : Plate-forme horizontale qui supporte la chaussée. (3) Câbles porteurs : Câbles principaux rejoignant les deux pylônes : ils soutiennent les suspentes (4) Suspentes : Câbles verticaux suspendant le tablier aux câbles porteurs Travée : Portion comprise entre 2 points d'appuis : travée principale et travées secondaires (5) Tirant d'air : Distance verticale entre le tablier du pont et le niveau de l'eau. (6) poutre profilée : Eléments principaux des tabliers de ponts suspendus (7) Culée : massif de maçonnerie formant appui à l'extrémité d'un tablier, sur les deux rives.
(8) Ancrage : endroit ou les câbles sont accrochés à la terre et tendus. (Photographies)
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Figue. 65 : tirants d’ancrages.
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Ouvrages imprimés • •
Les ponts suspendus en France. PONTS HAUBANES René Walther
•
Projet et construction des ponts JEAN-ARMAND CALGARO
•
Construction par encorbellement des ponts en béton précontraint JACQUE MATHIVAT
•
Résistance des matériaux-1 J.COURBON
• • • • • • • •
Construction métallique et mixte acier-béton (calcul et dimensionnement). Résistance des matériaux. Recommandation TA95 (tirant d'ancrage) Fascicule 61 titre II Thèse ponts haubané Ecole Nationale des Ponts et Chaussées. Walter R.Houriet B. Abaque pour le dimensionnement des sections creuses en béton armé Cours béton armé 4eme année Cours résistance de matériaux 4eme année M.Amieur
Logiciels utilisé: • • • •
AUTOCAD 2004 ROBOT Millenium 19 Sap2000 Microsoft Office
Sites web consultés www.structurae.de http://www.google.fr
www.dsi-international.com Ecole nationale supérieure des travaux publics
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