CONCEPTION DES PONTSI - BREF HISTORIQUELa fonction dun pont est de permettre une infrastructure de franchir un obstacle naturel tel quun cours deau, un thalweg, un bras de mer, ou un obstacle artificiel tel quune route, une voie ferre ou un canal. Lhistoire des ponts est intimement lie celle des matriaux et des techniques qui ont servi les construire. Les ouvrages primitifs taient raliss avec des matriaux naturels tels que la pierre, le bois ou les lianes avec lesquelles on a construit des passerelles suspendues.Photo QAF

Le bois est encore utilis dans certaines rgions du globe pour la construction douvrages ferroviaires, souvent important, comme dans les Andes. Avec de simples pierres ou des troncs darbres balancs entre deux appuis, travers un obstacle, on a construit des ponts de portes rduites. Les troncs darbres ont permis de raliser les premiers assemblages et de construire, entre deux appuis, des treillis de plus en plus complexes, pouvant mme travailler en arc. Photo QAF Si lutilisation de la maonnerie pour la construction des ouvrages remonte la haute antiquit, cest vritablement la priode romaine, qui vit apparatre les votes en pierres assembles sur des cintres. Les premires votes circulaires, arches simples ou multiples, construites l'avancement, reposaient sur des appuis massifs, capables d'encaisser les pousses de la vote en cours de construction. Ces ouvrages taient dj quips d'avant et d'arrire becs destins limiter les affouillements. Les ponts en maonnerie traversent les poques en voluant avec les performances permises par les progrs raliss, tant dans le dimensionnement des votes que dans la conception des cintres. Avec la Renaissance italienne on assistera la naissance des votes surbaisses.Photo QAF - Pont duGard

Par leur audace et la beaut des ouvrages raliss, MM. Perronet et Sjourn marqurent les ponts en maonnerie, en France. Le dveloppement des ouvrages en maonnerie sera progressivement frein, puis stopp, par l'apparition de la fonte la fin du XVIIIme sicle, du fer au dbut du XIXme sicle, et de l'acier au milieu du XIXme sicle. Le mtal permettra de diversifier les formes mais aussi de diminuer le cot de la main d'uvre. La fonte, cassante, peu rsistante en traction et au choc, voit son utilisation limite aux ponts en arc. Elle n'aura servi qu' la construction de rares ouvrages parmi lesquels la passerelle des Arts Paris, ralise par Cessart en 1803. Le fer qui a permis l'allgement des structures par la ralisation des premires poutres mes pleines et plus tard des poutres triangules, est trs vite remplac par l'acier qui prsente de meilleures caractristiques mcaniques. Gustave Eiffel sest illustr, en France, par la construction de nombreux ouvrages mtalliques. On lui doit, entre autres, les ouvrages de Maria Pia sur le Douro, au Portugal, en 1878, de Saint-Andr-de-Cubzac, en 1882, le viaduc de Garabit(photo) en 1885.Photo Doc-ASP Photo Doc-ASPL'utilisation de l'acier s'est trs vite gnralise dans la construction des ponts. C'est ainsi que se dveloppe, malgr les problmes rencontrs (effondrements), la construction des ponts cbles parmi lesquels le pont de Brooklyn(photo) construit de 1869 1888, de porte centrale gale 487 mtres. Depuis, tous les ponts suspendus sont raliss avec des cbles d'acier. Les ponts haubans dont le principe date du dbut du XVIIme sicle ne furent vritablement construits qu'aprs la dernire guerre mondiale. De grandes ralisations marquent cette nouvelle re de construction. On trouve en particulier le pont en arc Alexandre III de 103 mtres d'ouverture (1900) ou le pont de Sydney de 503 mtres d'ouverture (1932). Trs vite les formes se diversifient pour donner naissance aux structures triangules de type : Pratt, Croix de Saint Andr, Warren, Howe, etc. L'amlioration des caractristiques de l'acier et des modes d'assemblage : boulons, rivets puis soudure, permet un essor considrable des ponts mtalliques. Ces progrs et l'augmentation constante du cot de la main duvre conduisent progressivement un retournement de tendance. Ainsi, les gains de matire et de productivit rendus possible grce aux performances des aciers de construction et aux nouvelles mthodes d'assemblage et de montage, ont vu progressivement les ponts poutres mes pleines remplacer les ponts poutres triangules. Les progrs les plus sensibles ont cependant t raliss grce au gain de poids des couvertures de ponts de moyennes et de grandes portes ou : o la tle d'acier seule mais raidie : dalle orthotrope, o la dalle mince en bton, connecte la tle de platelage : dalle Robinson, o la dalle seule en bton arm,

remplacent dsormais les anciennes couvertures en bois ou en maonnerie beaucoup plus lourdes. Dans le mme temps, des progrs importants sont raliss dans la mise au point du bton. Les liants hydrauliques : chaux hydraulique, mortier de chaux, taient dj connus des romains. C'est Vicat qui inventera, au dbut du XIXme sicle le ciment artificiel dont la production industrielle ne dmarrera qu'en 1850. Le bton arm ne ft rellement mis au point qu'au cours de la seconde moiti du XIXme sicle. Son fonctionnement rel n'a t compris qu' la fin du XIXme sicle. Les premiers btons faiblement doss en ciment, de composition granulomtrique alatoire, peu compacts, subissent des dsordres dus au dlavage du bton et la corrosion acclre des armatures. Par leur dosage plus lev en ciment, leur composition granulomtrique soigne et par le respect d'enrobages minimaux, les structures actuelles en bton arm sont l'abri de ces dsordres. La diminution de la fissuration du bton arm reste cependant un axe important de recherche. Les nombreuses tentatives de mise en compression du bton l'aide d'armatures mises en tension ont lieu au dbut du XXme sicle. Elles se traduisent par des checs dont la cause est la mconnaissance des phnomnes de fluage du bton et de relaxation des aciers qui annulent en grande partie les efforts de traction insuffisants mis en jeu. Eugne Freyssinet dcouvrit, le premier, le fluage du bton. Il avait compris qu'il fallait appliquer une tension rsiduelle importante aux aciers de prcontrainte pour conserver, aprs pertes, une tension suffisante pour comprimer efficacement le bton. Il faudra attendre le milieu du XXme sicle environ pour voir se construire les premiers vritables ponts en bton prcontraint. Depuis, beaucoup de progrs ont t faits, tant dans la comprhension des phnomnes lis la prcontrainte que dans les techniques de construction des ponts en bton prcontraint.

II - les acteurs de projetA - Gnralits - les acteurs de projetLes tudes douvrages dart sont intimement associes aux tudes routires. A ce titre, elles doivent faire lobjet dun examen approfondi, chaque tape de la conception et de la ralisation, dans le cadre de la dmarche qualit des tudes. Cette dmarche suppose que les missions et les responsabilits de chacun des intervenants soient clairement dfinies. Le matre douvrage, personne morale gnralement lorigine du projet, peut dlguer une partie de ses missions des personnes physiques ou morales qui assurent, pour son compte, dans le cas de la conduite dopration, lassistance gnrale de lopration sur les plans administratif, technique et financier. Le schma suivant rsume les principaux acteurs de projet.

Il peut galement dcider de confier une partie plus ou moins importante des missions de conception et dassistance un matre duvre, quil dsigne cet effet. Le matre duvre endosse la responsabilit du bon droulement de lopration (chef de projet). Le programme de louvrage dtaille la commande du matre douvrage au matre duvre. Il est gnralement complt au cours des tudes amont de projet (APS-EPOA). LEntrepreneur qui construit louvrage, tudie et propose les mthodes de construction de la solution dfinie dans le dossier de consultation des entreprises. Il peut intervenir dans la conception si le rglement de la consultation autorise des variantes de conception. Enfin, la mise au point du plan gnral de coordination en matire de scurit et de protection de la sant (PGCSPS) incombe au coordonnateur scurit (SPS) dsign et directement rattach au matre douvrage. Le matre douvrage est propritaire de louvrage lachvement et la rception des travaux. Il peut toutefois en confier la surveillance et la gestion un service charg de la gestion de louvrage.

B - Rle et missions des principaux acteurs?Dfinit le programme de louvrage : besoins, LE MAITRE DOUVRAGELENTREPRISE contraintes, dlais QUALITE DUSAGE , ?Choisit le Matre duvre et dfinit sa mission, ?Arrte le cot de lopration, ?Met en place le financement et les crdits, ?Signe les contrats. ?Etablit et propose une offre et ventuellement des variantes si elles sont acceptes, ?Met en place le PLAN DASSURANCE QUALITE ?Excute le contrat,LE MAITRE DUVRE ?ngocie les modifications, ?Organise les tudes et complte le PROGRAMME DE LOUVRAGE (Qualit requise), ?Evalue le cot de lopration, ?Rdige et fait appliquer les contrats, ?Organise les tches sur chantier, ?Dfinit et dgage les moyens, ?Organise le CONTROLE INTERNE , ?Organise le CONTROLE EXTERIEUR dfinit les POINTS dARRT-CRITIQUE , ?Assiste les diffrents intervenants, Met en place et assure le suivi de ?SELECTIONNE les Entreprises,??l' ACTION QUALITE , ?MET AU POINT les documents de loffre avec lEntreprise, ?COORDONNE le PAQ des ENTREPRISES, (Schma Directeur de la Qualit - SDQ), ?Prpare les situations et effectue les rglements. ?Donne au Matre duvre lassurance quil sest organis pour obtenir la QUALITE REQUISE et le prouve. ?Gagne de largent.

III - CLASSIFICATION DES PONTSDe mme que lon distingue les ouvrages par leur destination : barrages, ponts, tunnels, murs de soutnement, rservoirs, ouvrages la mer, etc., la tentation a toujours t de trouver un mode de classification qui permette de les regrouper par famille reprsentative : d'une morphologie, d'un comportement, d'un mode d'excution ou de tout autre critre capable de les associer. On pourrait par exemple proposer de classer les ponts :

A - Suivant la nature de la voie porte ou de la voie franchieRoute, canal, voie ferre, passage faunes, etc.

B - Suivant les difficults d'excution

Les ouvrages dits courants, de dimensions modestes, qui ne prsentent pas de grandes difficults de dimensionnement ni d'excution. Ils sont de conception simple et ne ncessitent pas d'quipements spciaux de construction autres que les chafaudages et cintres classiques ou les matriels de levage de puissance modre. Ces ouvrages peuvent tre standardiss. Ils bnficient pour la plupart, d'un guide de conception ainsi que d'un programme de dimensionnement. Ces programmes permettent entre autres justifications, celle du ferraillage et du cblage du tablier prcontraint. Les ouvrages dits non courants ou exceptionnels qui, par leurs caractristiques dimensionnelles, leur particularit de conception ou les difficults d'excution qu'ils posent, ncessitent soit des calculs particuliers pour leur dimensionnement, soit le recours des quipements spciaux pour leur construction.

C - Suivant le matriau principal utilis pour leur constructionSi l'on exclut les ponts anciens en bois, en fer ou en fonte ainsi que les ponts en maonnerie, on peut distinguer les ponts en bton arm, en bton prcontraint ou les ponts mtalliques. Les ponts ne se limitent cependant pas leur seule structure porteuse, qui peut tre mixte, mais comprennent galement les appuis et fondations, qui peuvent galement tre en bton arm, en mtal ou mixtes.

D - Suivant le mode de fonctionnement mcanique longitudinal de leur structureOn peut ainsi distinguer les ponts fonctionnant en poutre, les ponts en arc, les ponts cbles. Cette distinction reste cependant contestable ou pour le moins imparfaite. Certains de ces ponts peuvent en effet entrer dans deux classes diffrentes. C'est le cas en particulier des ponts qui fonctionnent en arc et en poutre comme les ponts bquilles ou tout simplement les portiques.

E - Suivant la morphologie transversale de leur structureOn distinguera ainsi les ponts-dalles, poutres, en caissons, nervures, etc.

F - Suivant leur mode de constructionLouvrage peut tre construit : o sur chafaudages gnraux ou cintres, o en encorbellement laide dquipages mobiles, o laide d'un coffrage outil, d'une poutre de lancement, o sur un cintre auto-lanceur, o par rotation ou par poussage, o par vrinage (construction par en dessus, dans le cas ou le gabarit provisoire ne peut pas tre ralis autrement), etc. On peut ajouter les ponts couls en place ou prfabriqus.

G - Suivant leur position par rapport la voie considre

On distinguera ainsi les passages suprieurs ou infrieurs suivant la position de la voie de rfrence.

H - ConclusionOn se rend bien compte de la difficult d'organiser une classification, tant les critres qui caractrisent les diffrentes structures de ponts : morphologie, matriaux, comportement, mode de construction, pour ne citer que les plus importants, peuvent tre communs plusieurs d'entre eux. Nous ne nous sommes pourtant intresss qu' la structure du tablier. On comprend aisment les difficults qu'il y aurait vouloir intgrer les appuis, voire les fondations. Ces difficults conduisent gnralement ne retenir que deux classifications : selon la morphologie transversale du tablier ou suivant le fonctionnement mcanique longitudinal de la structure. Ces classifications peuvent permettre en outre de distinguer les grands principes de prdimensionnement ou de justification des structures.

IV -principaux textesRfrences TextesRfrences Guide - Conception - ProjetRfrences ExcutionRfrences Gestion Surveillance Entretien - RparationRfrences Matriaux ProduitsConception des pontsCirculaire 94-56 du 5/05/94 Loi MOP Guide du projeteur ouvrage dart Corniches, GC, JC, etc.Instruction Technique pour la surveillance et lentretien des OA 10/79. Guide mthodo. SETRAChargements des ouvragesFascicule 61 titre I (rails) Fascicule 61 titre II (routes) Fascicule 61 titre III (canaux) (Eurocode 1)Bton armFascicule 62 titre I Section I (BAEL91-mod99) (Eurocode 2)Guide demploi du BAEL83Fascicule 65A Additif au fascicule 65A Fascicule 65B Fascicule 63 (bton non arm)fascicule 31Fascicule3 (fourniture de liants hydrauliques) fascicule 4 titre IBton PrcontraintFascicule 62 titre I Section II (BPEL91-mod99) (Eurocode 2)Guide demploi du BPEL83 Prcontrainte extrieure (90)Fascicule 65A Additif au fascicule 65Afascicule 32fascicule 4 titre IIMtalFascicule 61 titre V (voir DC71) (Eurocode 3)Guide de conception et de justification. Recommandations : rsistance la fatigue.Fascicule 66 Montage des ponts mtalliques-BT8fascicule 33fascicule 4 titre III fascicule 4 titre IV NF-EN 10 025/029MixteCirculaire 81-63 (cf.DC71) (Eurocode 4)Recommandations pour matriser la fissuration.Fascicule 66fascicule 33FondationsFascicule 62 titre V (Eurocode 7)Fond72 Pieux fors-Recueil des rgles de lart Les micropieux (86)Fascicule 68fascicule 10 fascicule 11Maonneries(Eurocode 6)Les ponts en maonneriesFascicule 64fascicule 30SismeGuide AFPS 90 tomes 1,2,3 Guide AFPS 92 (Eurocode 8)Guide de conception des OA courants en zone sismique.Protection contre la corrosionFascicule 56EtanchitFascicule 67 STER81Neige et VentFascicule 61 titre IV Section II Recommandations pour le calcul des effets du vent sur les constructions.Les Eurocodes ne sont pas applicables la date de diffusion de ce document.

Certaines parties des Eurocodes 3 et 4 sont nanmoins appliques en complment de la rglementation franaise (DAN). Se reporter au Rpertoire des textes et documents techniques essentiels dit par le SETRA

V - Principales parties dun pontA - ponts une ou plusieurs traves continues tablier indpendant des appuis (hors fondations spciales)

B - ponts traverse encastre sur les appuis et les fondations (hors fondations spciales)

VI - LES DIFFERENTES ETAPES DE LA CONCEPTIONA - Principales rfrences : Circulaire 94-56 du 5/05/94 : Modalits dlaboration, dinstruction et dapprobation des oprations dinvestissements sur le rseau routier national non concd , Loi MOP - Loi 85-704 du 27/7/85 modifie, dcrets 86-520 du 14/03/86, 93-1268 du 29/11/93, 931269 du 29/11/93 et 93-1270, relatifs la matrise douvrage publique et ses rapports avec la matrise duvre prive, Circulaire 87-88 du 27/10/87 : Modalits dtablissement et dinstruction des dossiers techniques concernant la construction et lamnagement des autoroutes concdes , Circulaire du 23/08/90 : Compltant et modifiant la circulaire 87-88 pour les ouvrages dart non courants sur les autoroutes concdes , On retrouve dans ces textes les trois grandes tapes dtudes de conception dcrite ci aprs.

B - L'avant projet sommaire (APS)Il a pour but d'tudier, d'estimer et de comparer les ouvrages possibles pour le franchissement envisag et de proposer au Matre d'Ouvrage la ou les solutions sur la base desquelles seront poursuivies les tudes de dfinition. Dans le cas d'un ouvrage courant, au sens de la circulaire de mai 1994, la consistance de lAPS se limitera sous forme d'un simple tableau, rsumer : o les caractristiques fonctionnelles de l'ouvrage : dfinition transversale des chausses, gabarit, etc. o les conditions d'exploitation : convois exceptionnels, rseaux divers, etc. o les donnes lies au site : hydrauliques, gologiques, gotechniques, etc. o les contraintes particulires respecter : emprises, bruit, assainissement, etc. o les objectifs architecturaux, o les types d'ouvrages envisags, o l'estimation du cot d'objectif sur la base de ratios appropris : surfaces, volumes. Dans le cas d'un ouvrage non courant, linventaire des solutions douvrages ne peut se faire, au stade des tudes dAPS ou dEPOA qu'aprs : o recensement de lensemble des contraintes de projet : naturelles, fonctionnelles, architecturales, etc. o recherche des solutions possibles pour le franchissement envisag. Cette tape de la conception exige la connaissance du domaine d'emploi usuel des diffrentes structures en matire de portes et d'encombrement : paisseur du tablier, lancement, etc. (voir annexe 1), o analyse multicritre pour dfinir la ou les solutions les mieux adaptes aux donnes ou contraintes et au type de franchissement envisag. Le dossier dans ce cas comporte au minimum les pices suivantes : o un dossier gotechnique, o un inventaire des contraintes auxquelles doit satisfaire l'ouvrage,

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un dossier de plans comportant au minimum et par solution envisage : un profil en long, une coupe longitudinale, une coupe transversale, une ou plusieurs photomontages de l'ouvrage dans le site depuis des points de vue marquants, une estimation sommaire, un mmoire : explicitant le programme de louvrage, les donnes et contraintes de projet, comparant les diverses solutions envisages, proposant les orientations pour l'tude de projet.

Selon le texte de rfrence choisi, cette tape dtude sera nomme avant projet sommaire (APS) ou tude prliminaire douvrage dart (EPOA). Au sens de la circulaire du 5 mai 1994 les ouvrages non courants sont : o les ponts qui comportent au moins une porte de plus de 40,00 m, o les ponts qui possdent un tablier dune surface utile totale > 1200m, o les murs de plus de 9,00 m de hauteur, o les tranches couvertes de plus de 300m de longueur, les tunnels, o les ponts mobiles et ponts canaux, o les ponts prsentant des contraintes particulires lies : limportance du biais ou la courbure, aux caractristiques des sols de fondation, leur caractre innovant, lemploi de techniques particulires dexcution, etc. Les autres ouvrages sont considrs comme des ouvrages courants.

C - Le projet d'ouvrage dartSont but est de dfinir avec prcision le dimensionnement de l'ouvrage, de le justifier par le calcul et de fixer toutes les options techniques et architecturales de la solution retenue au stade de l'avant projet, ses conditions de dvolution ainsi que les variantes admises. Ce projet sert de base la consultation des Entreprises pour lequel il est complt par les pices crites administratives et techniques du futur march (DCE). Selon le texte de rfrence choisi, cette tape dtude sera nomme projet douvrage dart (POAcirc.94) ou projet (PRO - loi MOP).

D - Le projet d'excutionComme son nom l'indique, le projet d'excution a pour but la mise au point des notes de calculs des ouvrages dfinitifs et provisoires ainsi que des plans d'excution : coffrage, ferraillage, cblage, etc. Il s'accompagne de la mise au point : o des documents d'assurance de la qualit, o des documents d'hygine et de scurit.

Le Matre duvre, choisi par le Matre d'Ouvrage tablit l'avant projet sommaire et le projet d'ouvrage. Il vrifie pour le compte du Matre d'Ouvrage le projet d'excution tabli par l'Entreprise adjudicataire ou par son sous traitant (tudes).

VII - LES DONNEES DE PROJETIl appartient au matre douvrage darrter le programme dtaill de son opration. Ce programme, qui traduit un besoin exprim par la collectivit, doit apporter toutes les prcisions concernant : les objectifs, les besoins satisfaire et lensemble des donnes ou contraintes respecter. Les paragraphes qui suivent, balayent de faon aussi exhaustive que possible, les diffrentes donnes ou contraintes classes par catgorie.

A - Donnes administrativesElles fixent le cadre administratif et rglementaire du projet. Elles sont gnralement dictes par le Matre douvrage. Elles font lobjet dun inventaire et dune hirarchisation avec le matre duvre lors de la mise au point du programme de lopration. Elles concernent, entre autres : les donnes de financement et de dlai sachant que louvrage dart fait gnralement partie dune opration routire, les donnes de contrats passs avec les divers intervenants prcisant les diffrents points darrt fixs par le Matre douvrage pour sassurer du respect des termes de la commande passe, les autres donnes particulires lies : o lenvironnement de louvrage, o la position stratgique et lvolution prvisible du statut de louvrage : changement de matre douvrage (rtrocession : tat dpartement par exemple).

B - Donnes fonctionnelles1 - donnes de trac routier Ces donnes sont systmatiquement faire confirmer par le matre d'ouvrage. Il s'agit des caractristiques gomtriques des voies portes et franchies s'il y a lieu, et des contraintes fonctionnelles qui s'y appliquent, savoir : caractristiques des courbes de trac en plan : droites, cercles ou clothodes, donnes gnralement dans laxe du projet routier, caractristiques des courbes de profil en long : rampes, pentes ou paraboles donnes : o dans laxe du projet dans le cas de voie bidirectionnelles, o sur le bord intrieur de chausse, dans le cas de 2 x 2 voies (autoroute, voie express, ), dtail du profil en travers type :

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largeur des voies portes et franchies, comprenant la largeur des diffrentes voies de chausse mais galement les caractristiques des bandes latrales prvues au projet ainsi que des trottoirs, des pistes ou bandes cyclables, etc. lois de variation des dvers sur ces diffrentes voies, en fonction des caractristiques du trac en plan.

Le profil en travers doit rserver les sur-largeurs ventuelles de dbattement des dispositifs de retenue : glissires ou barrires de scurit. Les documents de rfrence pour le choix du profil en travers sont lists dans la bibliographie donne en dernire partie de ce cours. 2 - gabarit(s) Le gabarit est dfini par une hauteur et une largeur qui dfinissent la zone dgager pour assurer le passage des vhicules gabarit routier, des crues et des embcles gabarit hydraulique, des bateaux gabarit fluvial, des trains gabarit ferroviaire, etc. En hauteur, il concerne le dgagement statique minimal assurer, pour permettre le passage des vhicules routiers ou dun convoi exceptionnel, dun train, etc. avec leur chargement, admis circuler sur la voie franchie. Dans le cas dun franchissement routier, cette hauteur doit tre augmente dune revanche pour les rechargements ultrieurs d'enrobs ( 0,10 m en gnral). Concernant les gabarit routiers, ils sont, en hauteur, de : o 7, 00 m pour les itinraires de convois type D ou E, o 6, 00 m pour les itinraires de convois type C, o 4,75 m pour les autoroutes de liaison, o 4,75 m pour les voies rapides urbaines et itinraires militaires de 3me/4me classe, o 4,50 m pour les grands itinraires de trafic international, o 4,30 m pour lensemble du rseau routier national, o 3,65 m pour les itinraires gabarit rduit pour bus, o 1,90 m pour les itinraires gabarit rduit pour vhicules lgers (gabarit A), o 2,60 m pour les itinraires gabarit rduit pour vhicules lgers (gabarit B).Matrialisation dun gabarit provisoire routier en cours de chantier

Concernant les gabarits ferroviaires : A titre purement indicatif, les gabarits ferroviaires courants sont, en hauteur, de : o 4,80 m pour les lignes non lectrifies, o 4,95 m ou 5,46 m pour les lignes lectrifies 1,5 kV, o 5,20 m ou 5,30 m pour les lignes lectrifies 25 kV, o 5,80 m pour les lignes nouvelles grande vitesse (hors zone dappareils de voies), o 6,25 m pour les lignes nouvelles grande vitesse (en zone dappareils de voies). Les gabarits SNCF en largeur dpendent du nombre de voies franchir, de la prsence ou non de pistes, de la courbure des voies : dvers de plate-forme, de la hauteur des remblais sous voies : position des appuis.

Ils convient de consulter systmatiquement le service de l'Equipement de la SNCF. Concernant les gabarits fluviaux : Ces gabarits sont dfinir au cas par cas avec le service de la navigation gestionnaire du cours d'eau. Ce service doit apporter lensemble des prcisions relatives aux contraintes ou donnes respecter : catgorie de la voie navigable, gabarits de navigation, couloirs de navigation, protections ventuelles, actions particulires prendre en compte : chocs de bateaux, frontal ou latral, au niveau des PHEN, etc. 3 - autres donnes fonctionnelles Elles concernent (liste non exhaustive) : o les autres ouvertures dgager sous ouvrages pour passages bestiaux, cycles, etc. o les rseaux divers prvoir : caractristiques et contraintes de mise en place, rseaux d'appel d'urgence "RAU", rseaux PTT, EDF, GDF, LGD, etc. o les charges particulires prvues sur l'ouvrage, o les quipements particuliers prvoir sur ouvrage : portiques de signalisation, crans anti-bruit, crans anti-jets de pierres (ouvrages ferroviaires), etc. o les actions d'origine fonctionnelle : chocs de vhicules sur dispositifs de retenue (voir dossier GC77 du SETRA), chocs de trains ou de bateaux sur appuis de pont. o Lvolution prvisible du profil en travers fonctionnel de louvrage qui peut fortement influer sur le choix de la solution retenir : largissement, doublement, etc.

C - Donnes naturellesElles comprennent l'ensemble des donnes et actions naturelles prendre en compte pour la mise au point du projet d'ouvrage, savoir : 1 - lev du terrain naturel Compte tenu des outils actuellement utiliss pour mener bien la conception dun projet, il sagit des levs de terrain en 3D : courbes de niveaux, lignes caractristiques de terrain (crte de talus , ), ou semi de points 3D partir duquel une triangulation du terrain pourra tre effectue. 2 - donnes gotechniques Ces donnes peuvent influer sur le type, la conception, le niveau et les techniques d'excution des fondations, la position des appuis et le type de tablier projeter. Elles comprennent : o la coupe gologique des terrains de fondation, o les caractristiques mcaniques des terrains de fondation : pression limite, pression de fluage, module pressiomtrique, o les donnes relatives la compressibilit des sols, o les donnes relatives la permabilit des sols, o le niveau de la nappe phratique,

ainsi que toutes autres donnes susceptibles dinfluer sur le projet : prsences de blocs, de cavits, etc. 3 - donnes hydrauliques Ces donnes peuvent, de mme que les donnes gologiques ou gotechniques, influer sur la position, le type, la forme des piles en rivire, le niveau et les techniques d'excution des fondations, la nature et limportance des protections de berges, la position des appuis et donc le type et le mode de construction du tablier. Elles doivent prciser en particulier : o la vitesse du courant, o les niveaux des plus hautes eaux (PHE), des plus basses eaux ou tiage (PBE), des plus hautes eaux navigables (PHEN), o les profondeurs d'affouillement gnral et local, o laction hydrodynamique du courant, o les chocs de corps flottants, o les gabarits hydrauliques respecter : ouvertures hydrauliques, etc. 4 - donnes sismiques Il convient de sassurer de la catgorie de la voie et de la classe de louvrage si ce dernier est concern par cette action (voir dcret n1-461 du 14 mai 91). Le Guide de conception des ouvrages dart courants en zone sismique, zonage sismique de la France dit par le SETRA, nonce les rgles de lart en la matire.

D - Donnes paysagres et donnes architecturalesUne circulaire ministrielle relative la qualit paysagre et architecturale des ouvrages routiers a t diffuse en septembre 1984. Elle insiste sur lintrt daccorder la mme importance aux petits et aux grands ouvrages. La russite, tant sur le plan de linsertion paysagre que sur celui de lesthtique de louvrage passe, ds le dbut des tudes de conception et jusquaux tudes dexcution, par la participation, au sein dune quipe, de chacun des acteurs du projet : projeteur OA, architecte, paysagiste, entrepreneur, etc. Les donnes paysagres et architecturales doivent obligatoirement tre intgres ds le stade des tudes pralables (APS-EPOA). Pour rester simples, harmonieuses et bien quilibres, les dispositions architecturales doivent conjuguer : o la cohrence entre lusage, le fonctionnement et la forme de louvrage, o lharmonie des proportions : rapport entre la largeur et la hauteur de louvrage, paisseur des appuis, traitement des continuits : murets, etc. o le rapport des volumes, o laffinement des formes : complexit et texture des surfaces, couleur, caractre, etc. tout en sattachant au traitement du moindre dtail et en portant laccent sur la durabilit et la facilit de visite et dentretien de louvrage.

Photo AN - Inclinaison des piles pas trs heureuse !

La russite du traitement paysager et architectural passe ncessairement par : o une analyse pralable du site, o la dfinition de la zone dinfluence de louvrage, o la recherche et le choix de produits, de matriaux et de dispositions constructives prennes, o le souci daccorder la mme importance chaque lment, jusquau plus petit dtail, o une mise en uvre soigne. Ces conditions feront, suivant quelles sont ralises ou non, quun ouvrage sera bien ou mal peru en fonction de la qualit du site o il va sinscrire, de sa position plus ou moins dominante, de la prsence dautres ouvrages proximit, de lvolution prvisible du site, etc.

E - Donnes environnementalesElles visent conserver la qualit environnementale du site. Elles concernent : o la protection des monuments historiques, des sites classs, des sites archologiques, o la prservation de la qualit de leau (coulements, rejets, etc.), de lair, o la limitation des nuisances sonores tant en cours de chantier quen situation de service, o la prservation de la faune et de la flore (ouvrages faune, chelles poissons, etc.), ainsi que toutes les autres donnes spcifiques lies la sensibilit du site.

F - Donnes climatiquesSauf prescriptions particulires, les donnes climatiques sont dictes par les textes rglementaires en vigueur. Cest le cas : o de la temprature uniforme : les fascicules 61 titre V, 62 titre I - Section I, 62 titre I Section II du CCTG, fixent, partir de la temprature moyenne, les variations de temprature de longue dure et la part de courte dure ainsi que le coefficient de dilatation, o du gradient de temprature, pris gal 12C (OA en bton), 10C (OA mixtes) et 0C (OA mtalliques). Ces valeurs sont ajuster suivant les conditions dexposition des ouvrages, o du vent : fascicule 61 titre II du CCTG. Cette action na gnralement pas dincidence sur le dimensionnement des ouvrages courants, sauf parfois en construction, o de la neige : Rgles neige et vent, rgles du CTICM. Laction de neige nest gnralement pas dterminante pour les ouvrages dart. Laction dynamique peut savrer dimensionnante dans le cas douvrages paravalanches. La prsence de neige doit toutefois tre prise en compte dans le cadre de la viabilit des ouvrages : dneigements hivernaux, traitement des rives douvrage, scurit des usagers. Ces donnes peuvent tre compltes au cas par cas, pour tenir compte dvnements climatiques particuliers comme par exemple les cyclones.

G - Donnes d'excution

Elles prcisent : o le phasage des travaux, o les dplacements ventuels de rseaux, o la libration ventuelle dun gabarit provisoire en cours de travaux, o la dviation et/ou la canalisation de cours d'eau, o les dviations provisoires de voie routire, o la prsence de lignes lectrifies, les consquences sur les installations de chantier, position et rglage des grues, etc.

H - Donnes de gestionLe cot dun ouvrage doit intgrer, en plus du cot immdiat de construction, celui plus long terme dexploitation, de surveillance, dentretien et de rparation. Ces cots diffrs seront optimiss dautant que lon aura privilgi, pour les oprations de visite et dentretien, ds la conception de louvrage, les dispositions susceptibles : o de faciliter laccs toutes les parties de la structure : dgagements, bermes, chelles, etc. o de contribuer la durabilit de la structure : structure simple en matriau peu altrable, bien protge de leau, robuste aux chocs, adapte aux conditions de sols : tassement, o de simplifier les oprations de rparation : changement de cbles, remplacement dappareil dappui, quipements adapts lusage prvu : joints de chausse, tanchit, gargouilles, etc. o danticiper les futurs besoins : rseaux, largissements, etc. o de construire louvrage dans de bonnes conditions : dlais dexcution raisonnables.

VIII - DEMARCHE DE CONCEPTION AU NIVEAU DE L'AVANT PROJETA - GnralitsLes tudes davant projet, premire tape des tudes sont destines : o vrifier la faisabilit dune opration, o proposer des solutions adaptes aux besoins exprims (voir programme du matre douvrage), o fixer un cot dobjectif. Les tudes davant projet reprsentent la phase dcisive dtudes dune opration. Leur pertinence conditionne bien souvent le bon droulement des tudes ultrieures en vitant les drives financires et le drapage des dlais dexcution. Cette dmarche de conception qui procde par tape, peut dans certains cas ncessiter une, voire plusieurs itrations. Elle consiste successivement : o caler la position des cules, qui dlimite la longueur de la brche franchir, o dfinir les zones dimplantation possible des appuis intermdiaires ventuels : position des piles, en tenant compte des contraintes diverses de site, o dfinir les ouvrages envisageables en fonction :

o

des contraintes particulires de projet : excution, environnement, architecture, etc. des variantes possibles dimplantation dappuis, des lancements conomiques douvrages, dfinir le cot des diffrentes solutions envisages.

B - Dfinition de la longueur de la brche franchirIl s'agit dans un premier temps, et aprs mise en place du trac routier sur le lev de terrain, de localiser les zones possibles d'implantation des appuis d'extrmit : CULEES, qui vont conditionner la longueur totale de l'ouvrage mais aussi, suivant les cas, les types d'ouvrages envisageables (pont en arc, pont bquilles, etc.). Exemples de dfinition de brche Lensemble des donnes prcdemment dcrites est prendre en compte ds ce stade de l'tude. En plus de sa fonction mcanique qui consiste transmettre les efforts gnraux au sol de fondation : poids propre du tablier et de la cule, efforts horizontaux de pousse des terres, de freinage, etc., la cule doit permettre un accs ais la structure. Cet accs est indispensable pour acheminer, en service, les matriels ncessaires d'ventuels travaux dentretien ou de rparation.

C - Dfinition des portes de l'ouvrageDe mme que pour les cules, les conditions gotechniques, hydrauliques mais aussi les possibilits d'accs et les conditions de ralisation des fondations sont considrer pour la dfinition des zones d'implantation des appuis intermdiaires : PILES. La position des piles doit permettre de respecter un balancement correct des traves de l'ouvrage, et/ou d'optimiser la fabrication et la mise en oeuvre des lments de structure : poutres prfabriques par exemple. La position des appuis conditionne les portes de l'ouvrage. Elle doit tenir compte, dans un souci d'optimisation de la structure, de la hauteur de la brche franchir dont va dpendre la technique de construction des piles mais aussi celle du tablier.

D - Slection des ouvrages possibles en fonction des lancements conomiques (annexe 1)Cette slection s'effectue partir des caractristiques particulires des diffrents types d'ouvrages et plus spcifiquement du domaine d'emploi des diffrents types de structures porteuses. A chaque type de structure correspond, en fonction du nombre de traves envisages, un domaine de porte et d'lancement optimal qui conduisent un dimensionnement correct et conomique du tablier. Il est possible, lorsque les contraintes lies aux implantations des appuis l'imposent, de s'carter lgrement de ces ratios. Dans ce cas, le cot du tablier s'en trouvera gnralement affect. Le choix des structures possibles doit tenir compte de lensemble des donnes numres ci avant, mais aussi des contraintes de construction, savoir : o ralisation des gabarits provisoire et dfinitif, o maintien des voies de circulation,

o

variation de la hauteur des eaux en cours de construction, etc.

E - Prise en compte des contraintes particulires d'excution ou d'exploitation des ouvragesIl s'agit de s'assurer que les conditions de site permettront, dans de bonnes conditions : de raliser la structure suivant le mode de construction envisag : o possibilit de mettre en uvre des chafaudages ou cintres compte tenu des contraintes de gabarit provisoire, o possibilit de dgager, l'arrire des cules, la place d'une aire de prfabrication dans le cas dun pont pouss, o possibilit de disposer, l'avant des cules, de la place ncessaire la mise en oeuvre de l'chafaudage pour raliser le clavage sur cule dun pont construit par encorbellements successifs, o possibilit de passer le coffrage outil ou les quipages mobiles entre l'intrados d'ouvrage et les catnaires ferroviaires avec la garde de scurit exige, etc. dorganiser la visite complte des ouvrages, en service.

F - Considrations environnementales. Prise ne compte des contraintes d'intgration au siteLa fonction principale d'un ouvrage est videmment d'assurer la continuit, au droit d'un obstacle naturel ou artificiel, d'une voie routire, d'un canal, d'une voie ferre ou tout simplement d'un cheminement pour pitons. Chez nos anciens, la dmarche de conception intgrait naturellement la recherche de la qualit esthtique de louvrage d'art. Aujourd'hui, cette recherche dpend de la volont affirme de l'quipe de conception mais avant tout de celle du Matre d'Ouvrage d'assurer le financement de la plus value quelle entrane. La recherche de la qualit esthtique d'un pont doit tre entreprise ds le stade des tudes pralables (APS, EPOA) en tenant compte des conditions de site et de perception de l'ouvrage : quilibre des formes, rapport harmonieux des proportions, matriaux, couleurs, etc.

G - EstimationsLe dtail de l'estimation prvisionnelle de l'ouvrage dpend de l'importance de l'ouvrage. Dans le cas d'un ouvrage courant, l'estimation se rsumera l'application de ratios tirs, soit d'exemples rcents semblables, soit d'tudes statistiques. Cette estimation est gnralement ramene au mtre carr de surface utile. Surface utile = L totale du tablier x largeur entre nus intrieurs des dispositifs extrmes de scurit L'estimation totale et le cot au mtre carr de surface utile, comprennent la plus value architecturale ainsi que les surcots ventuels dus : aux protections, aux travaux sortants du cadre purement fonctionnel de l'ouvrage, etc. Dans le cas d'un ouvrage non courant, l'estimation est prcde d'un avant mtr sommaire permettant de mieux cerner les quantits de matriaux mettre en oeuvre.

Cette estimation doit tenir compte du cot des ouvrages et quipements provisoires fournir par l'Entreprise. Elle dtaille alors le cot de chaque partie d'ouvrage : fondations, appuis, tablier, superstructures, mais aussi le cot des quipements de construction, la plus value architecturale prvue ainsi que les travaux annexes ncessaires pour assurer la prennit de l'ouvrage : perrs, enrochements de protection, dviation provisoire de route ou de cours d'eau, etc. Le SETRA publie chaque anne une mercuriale des prix douvrages courants tablie sur la base de constats rels de travaux.

H - Analyse multicritres - Proposition au Matre d'OuvrageElle consiste, aprs que lon se sera fix des critres pertinents : o comparer les solutions envisages, en tenant compte des diverses contraintes recenses et hirarchises au cours des phases prcdentes, o faire ressortir la ou les solutions optimales pour le franchissement envisag, tant du point vu technique qu'architectural (2 solutions au maximum). Ces solutions seront proposes au choix du Matre d'Ouvrage. Dans certains cas, il peut tre ncessaire, suivant les difficults rencontres satisfaire l'ensemble des contraintes de projet, ditrer et de redfinir la brche franchir et la rpartition s'il y a lieu des portes de l'ouvrage.

IX - MORPHOLOGIE ET principes de PREDIMENSIONNEMENT DES ouvragesA - GnralitsLes paragraphes suivants passent en revue les diffrentes familles douvrages dart courants ou non courants. Certains de ces types ouvrages peuvent tre abandonns aujourdhui au profit dautres types douvrages en raison des difficults rencontres en service : cot dentretien ou tout simplement parce quils ne sont plus conomiquement comptitifs. Ces ouvrages peuvent cependant avoir t construits en un grand nombre dexemplaires. Il convient donc den connatre les caractristiques et les problmes quils peuvent poser pour les rparer ou prvenir certaines rparations lourdes en les surveillant rgulirement. Certains dentre eux assurent encore des fonctions importantes sur de nombreux axes routiers.

B - Les buses mtalliques1 - Morphologie - Domaine d'emploi Les buses mtalliques, employes sous remblais, sont des ouvrages prfabriqus en acier. Les premires buses mtalliques datent des annes 50. Elles taient essentiellement rserves aux ouvrages hydrauliques de faibles dimensions. Avec l'affinement des mthodes de calculs et des techniques de ralisation, en particulier dans le choix et les techniques de mise en oeuvre des remblais

enrobant la buse, les performances de ces ouvrages ont t portes au-del de 10,00m d'ouverture.Photo AN - Buse arche

Les buses mtalliques se caractrisent essentiellement par leur forme, les caractristiques mcaniques de leur paroi et leur mode d'assemblage. Elles sont regroupes en deux grandes familles : les buses contours ferms : buses circulaires, elliptiques ou arches, et les buses contours ouverts : les buses arches. La forme circulaire est la premire avoir t mise en oeuvre. Les buses circulaires reprsentent la grande majorit des buses Photo AN - Buse circulaire actuellement en place. Leur ouverture peut aller jusqu' 8,00 m. Les buses elliptiques existent suivant deux configurations : grand axe vertical. Elles sont constitues de plaques prfabriques cintres suivant deux rayons de courbure diffrents. Ce sont celles qui permettent gnralement le mieux d'inscrire le gabarit routier. Elles permettent des franchissements jusqu' 8,00 m douverture. grand axe horizontal. Elles se caractrisent par un surbaissement plus accentu que celui des buses arches. Elles ont essentiellement t utilises sous faible hauteur des remblais pour des ouvertures de 6,00 13,00 m. Leur forme les rend trs sensibles aux charges concentres susceptibles d'tre appliques pendant la mise en oeuvre et le compactage des remblais. Pour permettre de mettre en oeuvre les remblais dans de bonnes conditions, ces ouvrages sont quips de poutres de pousse (raidisseurs), constitues de longrines en bton faiblement arm, solidaire de la structure mtallique, installes au 2/3 de la hauteur.

Les buses arches prsentent une ouverture suprieure leur hauteur. Elles sont dites surbaisses. Elles sont constitues de plaques prfabriques cintres suivant trois ou quatre rayons de courbure diffrents. Elles permettent datteindre jusqu' 12,00 m d'ouverture.Photo AN - buse arche de franchissement routier et hydraulique

Les buses arches sont constitues de plaques identiques celles employes pour les buses circulaires. De contours ouverts, elles sont cales sur des semelles ou radiers en bton arm. Les arches sont utilises pour des ouvrages de grandes dimensions : grandes ouvertures. Les dispositions constructives sont identiques celle des buses elliptiques. L'assemblage des lments de tles ondules est ralis par suivant deux grands principes : o boulons en sommet ou en creux d'ondulations, avec joints circonfrentiels associs raliss par recouvrement de la dernire ondulation avec boulonnage en creux d'ondulation, o boulons en flanc d'ondes, avec joints circonfrentiels associs raliss, par juxtaposition et boulonnage des flancs des ondulations. Dautres dispositions de joints existent : les joints encoches, les joints bords tombs ou encore les joints en hlice ou agrafs par pliage.

2 - Dimensionnement Le principal intrt des buses est leur flexibilit. Le tassement de l'ouvrage, la cl, va s'accompagner d'une dformation de la buse, avec augmentation du diamtre horizontal. Les remblais latraux jouent alors le rle de bute en reprenant une bonne partie des efforts appliqus.

Le comportement mcanique des buses reste cependant assez mal connu. L'interaction entre le sol et l'ouvrage, les efforts dvelopps par les pousses des terres sont en effet assez difficiles modliser de faon thorique. Le dimensionnement s'appuie sur la thorie de l'anneau comprim base sur la grande flexibilit des parois de la buse vis vis des remblais. Cette thorie suppose que la position finale d'quilibre de la paroi est telle que celle ci soit soumise une compression simple en tous ses points. Les paramtres importants de dimensionnement sont : o louverture horizontale, o l'paisseur des tles, le rayon de courbure de la paroi, o les ondulations, qui procurent l'inertie ncessaire la reprise des sollicitations de flexion, en assurant la stabilit au flambement en phase de service. o le boulonnage, sans oublier les caractristiques des remblais. L'paisseur thorique de calcul des tles est augmente pour tenir compte de la corrosion. Cette surpaisseur sacrifie dpend de la dure de vie prvue pour louvrage. 3 - Fonctionnement/Pathologie Les ouvrages mtalliques sont des ouvrages simples et robustes qui posent cependant des problmes de calculs et d'excution, en particulier pour les grandes ouvertures. Elles offrent une flexibilit et une adaptation plus grande que les ouvrages courants en bton.Dispositions conseilles de construction

La visite d'un grand nombre d'ouvrages, aprs quelques annes de service, a permis de constater un certain nombre de dsordres dus, suivant les cas, aux caractristiques des sols de fondation, aux caractristiques des remblais, la qualit de la mise en oeuvre des remblais ou la corrosion acclre des tles. La compressibilit des terrains de fondation peut en effet provoquer la dformation du profil en long, par tassement des sols sous le poids des remblais. Lorsque ces tassements sont faibles, ils n'entranent en gnral que des dsordres limits aux dformations de chausse, pertes de gabarit ou flashes de stagnation des eaux dans l'ouvrage (1).(1) (2)

Les consquences peuvent tre plus graves en cas de tassements importants et entraner des dformations importantes des parois pouvant conduire la dchirure des tles ou au cisaillement de la buse lorsqu'il existe une discontinuit trs marque des caractristiques des sols de fondation (2). Des remblais de mauvaise qualit, une mise en oeuvre dissymtrique ou une mauvaise mise en oeuvre des remblais peuvent galement tre la cause de dformations transversales d'ensemble comme en particulier l'aplatissement de la buse. Ces dsordres peuvent aussi tre la consquence d'un sous dimensionnement des tles. Certaines dformations peuvent galement tre la cause d'une insuffisance de rigidit. C'est en particulier le cas des extrmits de buses hydrauliques qui peuvent aller jusqu' se soulever en raison du dsquilibre cr par les sous pressions (vitesse leve de l'eau, perte de charge hydraulique leve l'entre de la buse).

Mme dans le cas ou elle est correctement dimensionne et les remblais de bonne qualit et bien mis en oeuvre, la buse peut connatre un certain nombre d'autres dsordres localiss : poinonnements, enfoncements, dgradations locales, dus en particulier, des chocs de vhicules, la circulation d'engins de chantier avec une couverture de buse insuffisante, etc. Les chocs peuvent entraner des arrachements de boulons, des enfoncements locaux. Enfin, l'altration partielle ou totale du revtement de protection (galvanisation), les agressions extrieures (sels de dverglaage, eaux agressives), ou simplement le vieillissement naturel de l'acier, peuvent entraner une corrosion acclre des tles. A noter que si cette corrosion intresse la partie extrieure des tles : contre les remblais, elle ne pourra souvent tre dcele que lorsque des traces de rouille : coulures, apparatront sur le parement intrieur ou qu'aprs avoir perc la tle. D'autres causes peuvent expliquer la dtrioration acclre des buses, comme les affouillements des remblais ou des perrs aux extrmits amont ou aval.

C - Les cadres et portiques en bton arm1 - Gnralits Il s'agit douvrages pour lesquels le tablier, les appuis et les fondations constituent un ensemble monolithique. Les ouvrages de base sont les ponts-cadres et les portiques ouverts, qui ont donn lieu par la suite aux cadres doubles et multiples, aux portiques doubles et un grand nombre de variantes prfabriques.

Photo AN - Ouvrage biais avec chausse suprieure en forte pente - Dissymtrie de pousse sur pidroits.

2 - Les ponts en cadre ferm ( PICF )a - Morphologie gnrale

Comme son nom l'indique, le pont en cadre ferm est un tube rectangulaire constitu dune traverse encastre sur deux pidroits, eux mmes encastrs sur un radier de fondation. La mme structure monolithique assure les fonctions de fondation : radier, galement appel traverse infrieure, d'appui et de soutien des terres : les pidroits, et de tablier : la traverse.

Dans certains cas, les murs qui permettent de buter les remblais sont solidaires de l'ensemble : ce sont les murs en retour suspendus. Dans le cas contraire il s'agira de murs en aile, obliques, fonds sur semelles superficielles ou semi profondes. Les pidroits sont encastrs sur le radier par des goussets 45 degrs. La traverse comporte son encastrement sur les pidroits des goussets dont les dimensions varient avec l'ouverture de l'ouvrage. L'ensemble est hyperstatique, trs rigide.

Compte tenu de leur longueur, les passages infrieurs d'autoroutes sont gnralement conus en deux parties mcaniquement indpendantes. Dans ce cas, les pidroits des deux cadres sont relis par un mur masque et les traverses par un caillebotis mtallique : grille, qui prsente l'avantage d'clairer l'intrieur du cadre mais peut aussi constituer une gne par temps de pluie : voile d'eau. Les ponts en cadre ferm peuvent tre enterrs d'un mtre ou deux suivant leur ouverture. Des corbeaux, encastrs l'extrieur et en partie haute des pidroits permettent d'appuyer les dalles de transition. La seule fonction de ces dalles est dattnuer la marche pouvant natre dun tassement des remblais routiers contre les pidroits (remblais contigus aux ouvrages).b - Principaux paramtres de pr-dimensionnement

Contrairement aux ponts-dalles, la traverse est encastre sur les appuis : pidroits. Les paramtres fondamentaux de dimensionnement sont : o le biais not habituellement , o louverture biaise : distance horizontale mesure suivant laxe de la voie porte, entre faces intrieures des pidroits, o les caractristiques mcaniques des sols de fondation.c - Domaine d'emploi

La structure pont-cadre ferm en bton arm est utilisable depuis des ouvertures droites trs faibles : petits ouvrages hydrauliques, passages pitons, de l'ordre de 2 m jusqu' 12 mtres environ. Le biais gomtrique est gnralement suprieur 65 grades. Lorsque ce biais est infrieur 65 grades, des calculs particuliers doivent tre raliss. Le ferraillage doit alors tre adapt. Le radier gnral qui rparti les charges sur le sol de fondation permet au pont-cadre de s'accommoder des sols de fondation les plus mdiocres. Sous charges dexploitation, il amne des pressions au sol gnralement infrieures 0,1 MPa, pas plus que les remblais adjacents. Il faut cependant noter que sauf prcautions et dispositions constructives particulires ces ouvrages sont fortement dconseills dans les cas ouvrages sous hauts remblais.d - Dimensionnement

Les paisseurs des diffrentes parties d'ouvrage : radier, pidroits et traverse sont modres. Pour faciliter les oprations de btonnage, ces paisseurs ne descendent pas au-dessous de 30 cm, et atteignent au maximum 50 cm environ pour les plus grandes ouvertures. Ces paisseurs dpendent videmment de l'ouverture biaise de l'ouvrage. Les paisseurs du radier et des pidroits dpendent des caractristiques des sols de fondation : rigidit, et plus particulirement du module de raction du sol, traduit par le paramtre ESOL, intgrant la demi-ouverture du cadre. Pratiquement, seule l'exploitation d'essais pressiomtriques permet d'obtenir une valeur raliste de ce paramtre ESOL qui dpend du module du sol de fondation.

Le guide de pr-dimensionnement des ponts cadres et portiques propose des valeurs de ESOL pour des terrains argileux, limoneux, sableux ou graveleux, suivant leur tat de consolidation prsum. Il faut noter cependant que le paramtre ESOL qui caractrise la raideur du sol de fondation, propos dans le guide de conception des ponts cadres et portiques du SETRA, intervient la puissance 1/4, et qu'une erreur grossire a finalement peu d'influence sur les efforts de calculs. Les abaques contenus dans le dossier pilote PICF du SETRA permettent la dtermination immdiate de ces paisseurs. La classe de bton gnralement utilise est la classe B30 : 30 MPa de rsistance la rupture par compression simple. Les aciers de bton arm reprsentent environ 80 110 kg/m3 de bton.e - Mthode de calcul

Le calcul du pont-cadre diffre de celui des ponts ordinaires puisqu'on ne peut pas traiter sparment la structure porteuse des appuis et des fondations. Pour un pont classique tel que le pont-dalle par exemple, on calcule le tablier comme un lment indpendant. Le seul lien logique avec le sol est que le tablier doit tre capable de supporter des tassements diffrentiels de la fondation qu'il charge. Dans le cas du pont-cadre, en revanche, la nature et les caractristiques du sol de fondation interviennent dans l'intensit et la rpartition des efforts puisqu'on est conduit considrer son radier comme une dalle sur appuis lastiques. Les efforts appliqus sur la traverse sur les pidroits se transmettent au sol de fondation par l'intermdiaire du radier. Sous un systme de charges, le radier est sollicit par ses extrmits qui subissent des efforts verticaux et des moments amens par les pidroits. Le systme global peut tre rsolu par la mthode des rotations. On se trouve alors ramen un portique ouvert partiellement encastr sa base. Il ne reste alors, pour que le systme soit totalement rsolu qu' dterminer une inconnue hyperstatique. On considre le radier comme une plaque reposant sur un sol lastique. Cette mthode de calculs qui conduit une solution plus voisine de la ralit que celle fournie par l'hypothse d'une rpartition linaire des pressions sur le sol de fondation, est beaucoup moins simple effectuer. Le calcul de la rpartition transversale des moments longitudinaux seffectue suivant la mthode de MM. GUYON et MASSONET en prenant en compte comme porte fictive de calcul, la porte de la traverse indpendante prsentant la mme flche que la traverse encastre sous charge uniformment rpartie. Les moments transversaux sont calculs par la mme mthode.f - Excution

Le radier gnral est coul en premire phase sur un bton de propret.

Photo AN - Cadre aprs btonnage et dcoffrage des pidroits. Les armatures de liaison pidroit-traverse sont poses verticales pour faciliter la mise en uvre des banches intrieures de pidroit, mais aussi les chafaudages et coffrage de traverse. Photo AN - Aprs mise en place des taiements et du coffrage de la traverse. Avant repliement, lhorizontale, sur la traverse, les armatures verticales de liaison pidroits-traverse. Photo AN - Ferraillage des semelles des murs en aile.

Les pidroits couls en deuxime phase soutiennent les terres et font office de cules incorpores. Ils portent la traverse suprieure coule en troisime phase qui constitue le tablier. L'excution des ponts-cadres ne pose pas de problme particulier condition de respecter quelques rgles lmentaires de bonne construction et en particulier le remblaiement symtrique des pidroits avec de matriaux de bonne qualit, compact laide de moyens adapts. Il suffit d'observer les prescriptions usuelles pour arriver un rsultat correct. A ce titre, il convient absolument de dissuader ceux qui souhaitent : o la suppression des goussets, o la simplification voire suppression de quelques armatures, o la suppression d'une reprise de btonnage.g - Fonctionnement / Pathologie

Le pont cadre termin est une structure complexe. Sous l'effet des charges d'exploitation, la traverse suprieure a tendance se dformer, provoquant la dformation des pidroits, qui ont tendance repousser les remblais. Les charges verticales sont reprises par raction lastique du sol sur le radier. L'interaction entre le sol et le cadre est donc importante. Si le pont-cadre a t conu et excut de manire correcte, il ne donne lieu qu des dsordres mineurs. Le pont-cadre ne rsiste pas des dnivellations diffrentielles d'appui importantes. Un cadre n'est pas fait pour travailler en poutre caisson sur deux appuis. Un cadre appuy d'un ct sur du calcaire sain et de l'autre sur du limon compressible finira par basculer et se fissurer, aussi bien excut soit-il. A la limite il conviendra de prfrer un mauvais sol gnral sous le cadre plutt qu'une alternance de bon et de mauvais sol de fondation.

Le pont-cadre peut souffrir de mauvaises conditions de remblaiement. Les remblais doivent tre mis en oeuvre de manire symtrique sur les deux pidroits par couches de 30 cm environ soigneusement compactes. Les alas de chantier (remblaiement anarchique, etc.), ont conduit renforcer le ferraillage transversal infrieur des pidroits. Dans certain cas ou ces armatures ont t allges, voire supprimes, on a pu constater une fissuration verticale des pidroits, qui sans tre grave par elle-mme, peut acclrer la corrosion des armatures. 3 - Le portique ouvert (PIPO)a - Morphologie gnrale

Il s'agit d'un ouvrage en bton arm, fondations intgres en U renvers, constitu d'une traverse encastre sur deux pidroits fonds sur semelle superficielle ou sur fondations profondes suivant la profondeur du substratum. Extrieurement les portiques ouverts ressemblent beaucoup aux ponts-cadres. Les goussets suprieurs suivent les mmes principes. Les diffrences se situent au niveau des fondations. Des corbeaux, installs l'extrieur et en partie haute des pidroits permettent d'appuyer les dalles de transition.Photo AN - PIPO

On notera toutefois qu'en l'absence de radier gnral, les murs en retour suspendus sont prohibs sur ce type d'ouvrage. Contrairement au PICF, le PIPO permet d'enjamber une voie pour laquelle l'interruption de circulation est impossible ( voie ferre par exemple).b - Domaine d'emploi

Au-del d'une ouverture de l'ordre de 8,00 m sur trs bon sol, ou de 12,00 m sur sol de qualit moyenne, le radier gnral des cadres perd de son intrt et l'ouvrage sur semelles superficielles devient alors intressant. Sur de trs mauvais sols, sur lesquels un radier gnral est impossible, on peut trs bien concevoir des portiques ouverts fonds sur pieux ou barrettes. Le PIPO assure gnralement la relve du PICF partir de 10,00 mtres environ d'ouverture, lgrement moins si le sol prsente de bonnes caractristiques (pression admissible par le sol suprieure 0,3 MPa). Le domaine d'emploi du portique ouvert va de 6,00 mtres ou il est concurrenc par le pont cadre, 22 mtres environ ou il est alors concurrenc par le pont-dalle.c - Dimensionnement

Les efforts dterminants intressant principalement la liaison pidroits-traverse au niveau de l'angle suprieur les pidroits et la traverse sont de fait de mme paisseur. Ces paisseurs, qui comme pour le PICF ne descendent pas en dessous de 0,30 m peuvent par contre atteindre 0,70 0,75 m pour des ouvertures avoisinant 22,00 m.

Comme pour le PICF, les abaques contenues dans le guide de conception des ponts cadres et portiques du SETRA permettent la dtermination aise des diffrentes paisseurs de structure. L'paisseur minimum conseille des semelles est de 0,60 m. Leur largeur et leur excentricit par rapport l'axe des pidroits dpendent de la morphologie du portique et des caractristiques des sols de fondation. Dans le cas de sols de fondation ne permettant pas de reprendre 0,20 MPa sans tassement important, on devra avoir recours des fondations profondes de type "pieux", "barrettes" ou gros massif de bton si le substratum se trouve faible profondeur. La classe de bton gnralement utilise est la classe B30. Les aciers de bton arm reprsentent environ 100 110 kg/m3 de bton.d - Mthode de calculs

Comme pour le PICF, les efforts longitudinaux sont calculs pour une tranche de 1m de largeur d'ouvrage. Dans le cas d'un ouvrage de biais modr, suprieur 70 grades, on se ramne l'ouvrage droit fictif ayant pour ouverture, l'ouverture biaise. Pour la rpartition transversale des moments longitudinaux, on utilise la mthode de MM. GUYON et MASSONET suivant le mme principe que le cadre ferm. Les efforts transversaux sont calculs suivant le mme principe que pour le PICF. Le calcul de la traverse et du pidroit, des portiques de biais prononc, sont faits par le programme MRB.e - Excution- Fonctionnement - Pathologie

Les commentaires relatifs lexcution, le fonctionnement et la pathologie des portiques sont identiques ceux des cadres ferms. Il convient cependant dattirer lattention sur les risques que prsentent les portiques (PIPO) dont les dimensions de pidroits et de traverse sont trs disproportionnes : plats ou allongs, de rapport suprieur 2,5 environ : i. PIPO surbaiss : ces ouvrages sont particulirement sensibles aux dplacements latraux des semelles par dformation des remblais ou sols de fondation en place. En effet, et quel que soit le PIPO, le moment dencastrement en tte des pidroits est quilibr par les ractions pidroitssol en place ou remblais. En augmentant exagrment la longueur de la traverse par rapport la hauteur des pidroits, les efforts de bute des remblais contigus deviennent importants. Ces ractions peuvent tre incompatibles avec la capacit des remblais ou des sols de bute des semelles les encaisser sans dformations excessives. Les ventuelles dformations horizontales (cartement des semelles vers lextrieur) entranent alors un supplment de moment positif en milieu de traverse. Ce supplment peut compromettre la stabilit de louvrage sil na pas t pris en compte dans les calculs. La pathologie se traduit par des fissures de flexion, en milieu dintrados de traverse, parfaitement visibles, pouvant rapidement atteindre des ouvertures importantes : suprieures 0,3mm.(i) ( ii )

ii. PIPO surhauss : La logique rejoint celle prcdemment dcrite sauf quici, ce sont les efforts de pousse sur les pidroits qui peuvent rapprocher les pidroits. Dans ce cas, la seule bute mobilisable se situe au contact semelle-sol de fondation. La pathologie ventuelle qui peut sen suivre se traduit par des fissures de flexion en extrados douvrage : pidroits et traverse, ce qui rend la dtection de ces fissures trs dlicate. Lorsque cette pathologie devient observable par le visiteur douvrage, elle risque davoir atteint des proportions trs prjudiciables la stabilit interne de la structure : intgrit des matriaux aciers, bton. 4 - Portiques ouverts doubles ( POD )a - Morphologie gnrale Imagin en 1971, le portique ouvert double (POD) a fait l'objet d'un dossier pilote en 1976 et d'un programme de calcul automatique.

C'est une extrapolation du portique ouvert simple qui en possde les avantages et les inconvnients. La morphologie de cet ouvrage correspond celle d'un portique simple, de grande ouverture, auquel on ajoute une pile intermdiaire pouvant tre compose suivant les cas, de plusieurs voiles. La liaison traverse-pile est assure par un appareil dappui de type articulation Freyssinet. Pour les portes les plus importantes, il peut tre ncessaire de renforcer la traverse sur appui central par deux goussets de courte longueur, gnralement infrieurs 3,00 m. Cette disposition se rencontre habituellement sur les ponts-dalles lorsque lon ne souhaite pas pnaliser lpaisseur de toute la traverse ou de la dalle par la surpaisseur de matire quimpose le pic de moment ngatif sur pile.

Photo AN - Gousset sur traverse (sur pile)

Le POD permet donc, avec les mmes dimensions de structure que le PIPO, de franchir des brches deux fois plus importantes. Les dispositions gnrales : goussets, corbeaux, murs de tenue des terres, etc. sont identiques celles des PIPO.b - Domaine d'emploi (voir annexe 1)Photo AN - POD

Le POD multiplie en fait par deux les possibilits de franchissement des portiques simples, ce qui les rend comptitifs pour les franchissements de 2 x 2 voies, dans le cas ou il nest pas envisag dlargissements ultrieurs des voies par lextrieur. Leur domaine d'emploi leur permet de franchir des brches jusqu' 2 x 20 mtres environ. Ceci les met en concurrence avec les ponts-dalles ou les ponts poutres lorsque les ventuelles contraintes particulires damnagements ultrieurs de louvrage ninterdisent pas leur emploi.

En fondation superficielle, il exige les mmes qualits de sol que le PIPO. Lorsque le trac de la route prsente une courbure en plan plus ou moins prononc, on leur prfre parfois le pont-dalle, plus ouvert et plus favorable sur le plan de la visibilit.c - Dimensionnement - Excution - pathologie

Les paramtres de dimensionnement ainsi que les ratios de matriaux sont identiques ceux du PIPO.

L'excution, le fonctionnement et la pathologie des POD ne prsentent rien de trs particulier par rapport aux portiques simples (PIPO). L'paisseur du (ou des) voile central est plutt dicte par des considrations esthtiques. Elle ne descend gnralement pas en dessous de 0,45m. 5 - Autres variantes douvrages fondations intgresa - Cadres multicellulaires

Ce ne sont pas des ouvrages types bien qu'ils s'apparentent aux cadres classiques. Les cadres multicellulaires se prtent mieux aux ouvrages hydrauliques moyens que les cadres simples : ouvrages de dcharge. Dans le cas de sols mdiocres et htrognes, les cadres multiples monolithiques risquent de ne pas rsister aux tassements diffrentiels. On prfrera alors les cadres simples accols transversalement, et mcaniquement indpendants.

Photo AN

b - Vots massifs (OHVM)

Ces ouvrages, de conception ancienne sont encore projet dans le cas douvrages isols devant parfois supporter des hauteurs importantes de remblais. Photo AN - Ouvrage paravalanches - Gnralits Il s'agit d'un ouvrage de type ponceau, de dimensions rduites et de conception assez ancienne, compos d'une ou deux votes plein-cintre d'paisseur variable, reposant par l'intermdiaire de deux pidroits formant cules (simple vote) ou de deux pidroits formant cules et une pile centrale (dans le cas d'un ouvrage deux arches), sur un systme de fondation de type semelle filante, massif ou radier gnral.

Cet ouvrage tait utilis pour le passage de petits torrents ou de voies caractristiques rduites : voie de dsenclavement de largeur infrieure 8,00 mtres, traverse d'animaux, ouvrages sous hauts remblais, etc. Il a fait lobjet dun dossier pilote de conception OHVM, mis au point par le SETRA en 1963.

- DimensionnementLes rgles de prdimensionnement des paisseurs des diffrentes parties d'ouvrages sont donnes dans le dossier pilote OHVM63, soit partir de tableaux de valeurs pr-calcules, soit directement partir de formules fournies dans ce dossier. Les rgles proposes drivent des formules de M. SEJOURNE, mises au point pour le dimensionnement des ponts en maonnerie. Ces ouvrages, trs massifs sont en gnral peu ou pas ferraills. Ils comportent leurs extrmits des murs de soutnement de ttes de type mur en aile dissocis de la vote par un joint vertical.

Du fait de sa grande rigidit, cet ouvrage ne rsiste pas aux tassements diffrentiels, mme faibles. C'est pour cette raison qu'il convient, dans le cas ou subsiste un doute de la portance des sols de fondation, de prfrer le radier gnral aux semelles ou massifs de fondation. Le radier des ouvrages hydrauliques est gnralement quip de para-fouilles amont et aval. La hauteur du para-fouille amont est de 1,00m minimum, celle du para-fouille aval se dduit des paisseurs suivant un fruit vertical de 1/5. Dans le cas d'un ouvrage deux traves, la protection des maonneries est assure par un systme de drainage directement hrit des ponts en maonnerie. Appui intermdiaire dun multi-arche >c - Les passages infrieurs vots (PIV)

- GnralitsC'est un ouvrage qui peut tre considr comme schmatiquement quivalent un cadre ferm (PICF) ou un portique ouvert (PIPO) dont la traverse suprieure aurait t remplace par une vote circulaire articule aux naissances. L'inscription du gabarit et le bon fonctionnement de la vote circulaire suppose que la dnivellation entre les deux voies, porte et franchie, est importante : hauteur des remblais suprieure au gabarit dgager.

- MorphologieL'ouvrage se compose d'une vote circulaire prfabrique, de faible paisseur, pose et articule sur des pidroits verticaux fonds sur semelles : bons sols de fondation ou radier : sols de caractristiques mdiocres, excuts en place.

Pour de grandes ouvertures de vote, le transport et la manutention peuvent conduire raliser deux demi-coquilles qui seront claves sur chantier.

- DimensionnementLes ouvrages de ce type, raliss ce jour sont relativement peu nombreux. Ils ne permettent pas d'tablir des rgles gnrales de dimensionnement. Dans sa note d'information diffuse en 1978, le SETRA donne un exemple de dimensionnement d'ouvrages fonds sur semelles ou radier gnral.

- Fonctionnement - PathologieLa configuration de vote articule rpartie les efforts de manire rationnelle en faisant travailler le bton en compression. Les pidroits bnficient pour leur stabilit, des charges amenes par la vote. Il semble, d'aprs le SETRA, que les ouvrages construits la date de publication de la note d'information n12, en 1978, n'aient pas eu souffrir de tassements diffrentiels entre semelles.

Il reste cependant que si la construction de la structure ne pose pas de problme technique particulier, condition de respecter les rgles de l'art, il n'en va pas de mme de la mise en oeuvre des remblais techniques. Ces derniers doivent tre mis en uvre avec le plus grand soin en particulier le premier mtre contre l'ouvrage, qui doit tre compact l'aide d'engins de faibles puissances. Un compactage dfaillant peut induire des sollicitations importantes sur l'ouvrage.d - Autres ouvrages prfabriqus

Les cadences de production associes aux progrs raliss dans la prfabrication des pices ont favoris depuis les annes 1980 lmergence dun certain nombre de structures prfabriques douvrages courants, en particulier des petits ouvrages de type cadre simple ou multiples et surtout douvrages vots prfabriqus en tout ou partie. Les cadences de fabrication en usine et les conditions de dmoulage, de manutention et de stockage des pices frachement btonnes peuvent cependant entraner lapparition de multiples fissures fines, avant mme la sortie dusine. La profondeur de ces fissures peut dpasser lenrobage des armatures, voire mme traverser certaines pices lorsquelles prsentent des paisseurs trs faibles. Il convient dtre attentif aux conditions de fabrication, mais aussi de transport, de stockage et de mise en place des pices, qui sont autant de risques dinitier une pathologie prmature des lments. Il est primordial par ailleurs de ne pas dissocier les remblais contigus et de les traiter avec autant de soin que louvrage principal : qualit de lassise, des matriaux de remblais, de compactage, de drainage, sans oublier la granulomtrie de la couche de contact avec louvrage principal qui ne doit pas occasionner de dsordres ltanchit quil est toujours conseill de prvoir. La conception de ces ouvrages est assez diverse et bien que quassez rcents, ces ouvrages reprsentent aujourdhui un parc important parmi les petits ouvrages. o Les cadres complets assembls longitudinalement par prcontrainte

Il sagit de cadres simples prfabriqus par tronons, de dimensions rduites, dont le poids et la longueur restent compatibles avec les contraintes de transport. Ces variantes ont souvent t utilises pour les petits passages souterrains en site urbain : passages pitons, etc. Les lments, de 2,00 m 3,00 m de longueur sembotent suivant le principe du tenon-mortaise. Ils comportent des rservations dans leurs quatre angles pour permettre la mise en uvre dune prcontrainte longitudinale. Aprs pose des lments sur une assise rgle, le joint souple mis entre les lments est mat par la prcontrainte longitudinale

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Les demi-cadres articuls en milieu de pidroitsPhoto AN - Modulo-cadre avant remblaiement Photo AN - Modulo-cadre -articulation sur pidroits

Il est utile de rappeler que la prennit de ces petits ouvrages en bton arm dpend, comme pour les buses mtalliques prcdentes, de la qualit des matriaux de remblais mais aussi et surtout du soin apport la mise en uvre de ces remblais : paisseur des couches, compactage, drainage, etc. o Les portiques mis en place par dploiement

Ce sont des ouvrages prfabriqus imagins par une Entreprise italienne qui consiste btonner la traverse et les pidroits plat et les dployer la mise en uvre comme le montre la photo suivante du constructeur. Ce sont des ouvrages trs particulier pour lesquels nous ne disposons pas de retour sur leur comportement dans le temps.Photo catalogue TENSITER

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Les votes prfabriques en bton arm

Elles sont souvent prsentes en variantes des cadres ou portiques lorsque lexcs de hauteur libre permet dinscrire lencombrement de la coque suprieure au-dessus du gabarit thorique exig. La note dinformation n12 du SETRA prcise les conditions requises pour louvrage principal et les remblais contigus pour accepter une variante de ce type (voir conditions de mise en uvre des buses mtalliques, ci avant).Photo AN - Stockage des pices sur chantier Photo AN - Btonnage du radier Photo AN - Simple tube en cours de montage Photo AN - ouvrage prfabriqu double

D - Les ponts-dalles rectangulaires ou encorbellements latrauxLa forme de la structure porteuse (tablier) des ponts-dalles volue avec la porte dterminante de louvrage (plus grande porte du franchissement). 1 - Terminologie

2 - Principaux paramtres de pr-dimensionnement Le balancement des traves (not ) est gnralement compris entre 0,6 et 0,8. Le biais gomtrique (not ) est langle aigu en grades entre les tangentes aux lignes de rfrence des tracs en plan en leur point dintersection. 3 - Gnralits sur les ponts-dalles De formes simples, faciles coffrer et ferrailler, les tabliers de ponts-dalles consomment, portes quivalentes, plus de bton que les autres types de tablier de ponts. Les ponts-dalles sont bien adapts aux franchissements moyens, ce qui expliquent qu'ils reprsentent la grande majorit des ouvrages sur autoroutes. De plus, leur paisseur rduite leur confre une ligne particulirement discrte. Ces ouvrages ont fait lobjet, de la part du SETRA, depuis les annes 1960, de nombreux dossiers pilotes, de guides de conception et de programmes de calculs automatiques. Ces guides permettent, partir d'abaques, d'effectuer un pr-dimensionnement rapide de la structure porteuse (tablier). Ils rassemblent, en outre, quelques conseils esthtiques. Parmi ces dossiers on peut citer : o oo

le PSIDA : Passage Suprieur ou Infrieur en Dalle Arme, le PSIDP : Passage Suprieur ou Infrieur en Dalle Prcontrainte,le PSIDE : Passage Suprieur ou Infrieur en Dalle Elgie,

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le PSIDN : Passage Suprieur ou Infrieur en Dalle Nervure.

4 - Morphologie et domaine demploi des ponts-dallesa - Morphologie gnrale

Photo AN - Structure de pont dalle termine et en attente de pose des superstructures et remblais contigus

En raison de l'influence souvent dterminante de son poids propre, la morphologie du tablier en bton arm ou en bton prcontraint va voluer avec la porte. La coupe transversale du tablier dans sa forme la plus simple est un rectangle, parfois chanfrein aux deux angles infrieurs. Exemples de coupestransversales

La dalle pleine rectangulaire, assez facile coffrer, prsente l'inconvnient d'tre trs pesante. Elle ne convient que pour des portes gnralement limites.

Lorsque la porte augmente, le gain de poids est obtenu en disposant de petits encorbellements latraux. Pour des portes plus importantes, il est ncessaire de raliser de larges encorbellements. Dans le but de limiter les importantes sollicitations de poids propre, il a t imagin de rduire le poids de bton en mnageant, au milieu de la dalle, des rservations ralises partir de tubes (mtalliques ou en feuillard) ou de polystyrne expans, dans la partie centrale des traves intermdiaires. Ces lgissements, qui peuvent reprsenter jusqu' 25% 30% du volume de la section pleine de la dalle ont pour but daugmenter les performances (domaine demploi) des ponts-dalles. Malgr cet artifice de construction, les dalles lgies sont pratiquement abandonnes aujourd'hui en raison du cot lev des lgissements et des difficults de ralisation lies aux difficults darrimage des lgissements (pousse au vide du bton sur les lgissements), de coffrage, de ferraillage et de btonnage de la dalle. D'autres dispositions peuvent tre adoptes pour limiter les effets du poids propre. Elles concernent l'paississement ponctuel de l'ouvrage, sur piles intermdiaires ou les sollicitations sont maximales, par la mise en oeuvre de goussets de longueur rduite ou bien encore l'adoption d'un profil d'intrados variable linairement ou paraboliquement.

Photo AN - Gousset de dalle sur piles intermdiaires.

Ces dispositions, en particulier l'intrados parabolique, contribuent le plus souvent amliorer l'esthtique de l'ouvrage.b - Domaine d'emploi (voir annexe 1)

- Choix du type d'ouvrageLes ponts-dalles, comptent gnralement de une trave indpendante six traves continues. Les dalles en bton arm sont projetes pour des portes comprises entre 10,00 mtres et 16,00 m environ. Le domaine demploi usuel des dalles en bton prcontraint se situe entre 14,00 et 25,00 mtres environ. Les performances de portes peuvent tre tendues au-del de 25,00 mtres : o en disposant des encorbellements, o en disposant des goussets sur appuis intermdiaires (paississement de la dalle), o en adoptant un profil dintrados (ligne infrieure de la dalle) parabolique. Ces dispositions peuvent permettre datteindre des portes usuelles de 30,00 35,00 mtres. Ces ouvrages s'adaptent bien aux gomtries complexes de tracs : ouvrages courbes en plan, circulaires ou clothods, parabolique en profil en long ou dvers variables. Les programmes de calculs automatiques dvelopps par le SETRA pour la vrification des dalles en bton arm ou en bton prcontraint, ne permettent pas le calcul d'ouvrages courbure prononc ou trs biais.

Leur utilisation est limite des biais minimaux denviron 65,00 grades et des portes angulaires infrieures 0,2 radian environ. Pour des courbures ou des biais plus prononcs, il est ncessaire d'avoir recours des logiciels spcifiques : logiciel MRB " Mthode des rflexions bi-harmoniques" par exemple, dvelopp et diffus par le SETRA ou des modlisations aux lments finis de la structure.

- Choix du nombre de travesLe choix du nombre de traves dpend des contraintes particulires d'implantation des appuis mais aussi des contraintes de gabarit qui obligent parfois limiter les portes pour diminuer l'paisseur du tablier. Pour des ouvrages autoroutiers, les zones possibles d'implantation des appuis intermdiaires : piles ou pales, correspondent habituellement : o au terre plein central (TPC), si sa largeur le permet, o aux dlaisss gauche et droit, situs entre les dispositifs de retenue qui bordent la bande d'arrt d'urgence (BAU) et les pieds de talus de remblais. Photo AN - Pont-dalle quatre traves continues L'ventail des solutions correspond, dans ce cas, aux ouvrages deux traves : 1 pile sur TPC, trois traves : 2 piles en retrait des bandes d'arrt d'urgence ou quatre traves : une pile sur TPC + une pile l'arrire des bandes d'arrt d'urgence. Les cules sont installes soit en tte des talus de dblais (simple sommier d'appui du tablier), soit noyes dans les remblais contigus (piles-cules) ou cales en bord des bandes d'arrts d'urgence (cules massives mur de front). Le choix de la solution propose dpend alors, en fonction des lancements adopts pour chacun des ouvrages envisags : o du cot des ouvrages, o du respect du gabarit routier ou autoroutier, o des considrations esthtiques qui peuvent conduire privilgier une solution en raison des proportions entre traves et piles (rapport de la hauteur des piles sur la porte), du dgagement de l'espace (deux traves de grandes portes), d'une meilleure perception (les ouvrages nombre impair de traves sont gnralement mieux perus que les ouvrages nombre pair de traves qui sont par ailleurs plus pnalisant du point de vue du calcul). - pr-dimensionnement (voir annexe 1) La caractristique la plus remarquable de ce type de structure est sa minceur. Pour les ponts en bton arm en dalle pleine de hauteur constante, l'lancement varie habituellement de : o 1/20me une trave isostatique, o 1/25me pour un deux traves, o 1/28me pour un trois traves et plus. Pour les ponts en bton prcontraint, en dalle pleine de hauteur constante: o 1/25me une trave isostatique, o 1/28me pour un deux traves, o 1/33me pour un trois traves et plus. En diminuant la section de la dalle par la mise en oeuvre de dalles larges encorbellements de hauteur constante, les lancements sont ports, pour les dalles prcontraintes : o 1/22me pour des traves isostatiques, o 1/25me pour un deux traves, o 1/28me pour un trois traves et plus.

A titre indicatif, les lancements pour dalles lgies sont comparables ceux des dalles larges encorbellements. Le balancement des traves (rapport entre la porte de rive et la porte centrale), ne doit pas descendre en dessous de 0,60 pour viter le soulvement du tablier sur les cules, en service. De mme, pour viter de pnaliser la solution par un dsquilibre trop marqu des traves, on limite, lorsque cela est possible, le balancement des traves 0,80 au maximum. Variantes dencorbellements latraux de dalles Au-del dun balancement de 0,80, la longueur des traves de rive conduit une esthtique peu satisfaisante et pnalise svrement la solution en augmentant sensiblement les sollicitations sur appuis intermdiaires. Mme dans le cas ou ils ne s'avrent pas ncessaires pour assurer la stabilit de la structure, les encorbellements, mme limits en dimensions, amliorent l'esthtique des ouvrages en diminuant l'paisseur apparente du tablier. L'paisseur des extrmits d'encorbellements est au moins gale 0,20 m. Elle est parfois augmenter pour satisfaire les conditions de scellement des montants des dispositifs de retenue et de transfert des efforts de chocs des vhicules : 0,25 m en prsence de barrires lourdes par exemple.Photo AN - Dalle trs larges encorbellements -Tablier encastr sur piles

La photo ci dessus montre un exemple de dalle trs larges encorbellements, qui exigent, compte tenu des cycles transversaux de chargement, une vrification des armatures des piles la fatigue. Pour une dalle en bton arm, la consommation d'acier est de l'ordre de 100 120 kg/m3. Elle passe pour les armatures de bton arm, de 70 kg/m3 80 kg/m3 de bton pour les ouvrages en bton prcontraint pour lesquels la consommation d'armatures de prcontrainte est habituellement comprise entre 30 kg/m3 et 40 kg/m3 de bton. Les cbles de prcontrainte des tabliers PSIDP couls en une seule phase, sont gnralement filants de bout en bout des ouvrages et tendus, en fonction des pertes de tension, dun ou des deux cts. Les appareils d'appui peuvent tre rpartis de faon optimiser la forme des appuis, ce qui permet d'ouvrir le champ des formes des piles et contribue amliorer l'esthtique de l'ouvrage. Cette possibilit constitue un rel progrs par rapport aux ponts poutres qui imposent, par la distance entre poutres de rive, une largeur des chevtres dappuis proche de celle du tablier. Pour les piles de grande hauteur, un chevtre de type marteau peut coiff un ft de dimension rduite. Quelques exemples de dispositions de piles

- Mthodes de calculLa mthode dtaille du calcul des ponts-dalles est expose dans les dossiers pilotes PSIDA et PSIDP du SETRA. Le calcul des efforts de flexion longitudinale comporte plusieurs parties traitant de l'ensemble des sollicitations agissant sur la structure : poids propre, superstructures, charges variables. Les calculs de la rpartition transversale des moments longitudinaux ainsi que ceux de flexion transversale sont bass la thorie de MM. GUYON-MASSONET et BARES. Cette thorie ne vaut que pour les dalles rectangulaires isostatiques, simplement appuyes, respectant un rapport longueur-largeur bien dfini. Elle a donc du tre amnage pour tre tendue lvaluation des efforts sur dalles biaises et sur dalles continues.

Le calcul des sections de bton arm est conduit en prenant pour coefficient d'quivalence acier-bton de 15 et en ngligeant les armatures comprimes. L'intrt de pouvoir construire des ponts-dalles de biais prononc se manifestant de plus en plus au fil des annes, il a t mis au point ds 1964 un calcul des dalles biaises par la "Mthode des rflexions biharmoniques" (MRB). C'est une mthode nouvelle de calcul de plaques permettant de tenir compte de la continuit, du biais, du coefficient de Poisson. Aujourd'hui, ce calcul peut galement tre effectu l'aide d'un programme aux lments finis. Afin que l'effet du biais puisse tre rellement nglig, l'angle minimum de biais gomtrique a t limit au dpart 65 grades. Il est introduit une donne nouvelle : le biais mcanique. Dsormais, c'est ce critre du biais mcanique qui permet de dterminer si un ouvrage est dans le domaine d'emploi standard, on s'il ncessite un calcul spcifique en raison de son biais prononc.Le guide de conception des ponts cadres et portiques dfinit le biais mcanique de la faon suivante : = + (100-) (1-0,5.) = si si 1000 v/j : Joint semi lourd : cas des RN (classes A ou B), bretelle dautoroute, autres voies importantes T < 1000 v/j : joint lger : voies locales adapt au biais de louvrage, compatible avec ltanchit prvue sur louvrage.

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La pose seffectue aprs pose et sciage des enrobs et peut ncessiter des rservations pralables dans la structure dans le cas dun ancrage sur la structure. Il convient de sassurer, dans tous les cas, que le domaine demploi et lavis de la commission donns dans lavis technique sont bien compatibles avec lusage que lon souhaite faire du joint. Photo catalogue Freyssinet Joint hiatus quip dancrages Photo Photo AN - Joint lourd de chausse peigne , pour ouvrage biais. Photo AN - Joint lourd de chausse pont en bande pour ouvrage droit sur chausse et trottoir. Joint de chausse et joint de trottoir (hors corniche).catalogue Freyssinet Dispositif de calage du joint avant Btonnage.

Lentretien du joint, nettoyage des dpts (terres, gravillons, etc.) est indispensable au bon fonctionnement du joint. Le dispositif de retenu doit tre quip dun joint de dilatation.

E - dalles de transition1 - Objectifs La dalle de transition assure la souplesse de transition entre louvrage et les remblais contigus daccs louvrage. Elle permet dattnuer les effets de la marche descalier qui peut de se produire long terme, selon lamplitude de tassement des remblais contigus louvrage : qualit des matriaux, qualit du compactage. Photo AN - Corbeau pour dalle de transition (remarquer les goujons de liaison la dalle detransition)

Elles participent au confort et la scurit des usagers. 2 - Document(s) de rfrence o o Dalle de transition des ponts route (SETRA 10/84), Dossier JADE (SETRA 68).

3 - Dimensions des dalles de transition Le dossier JADE du SETRA prcise les principes de dimensionnement des dalles de transition (L x l x e) et de leur ferraillage, savoir : o la longueur L suivant laxe de la chausse porte dpend de la distance de la cule au terrain naturel en place ou aux remblais correctement compacts. L hauteur des remblais au droit des cules, 3m L 6m sur autoroutes, 1,5m L 3m sur RN. o la largeur l correspond la largeur circule + la diffusion sur la profondeur de pose soit environ 2 x 0,50m ou 2 x 1.00m, o la profondeur de pose : chausse souple : risque de cisaillement des couches : dalle profonde et plongeante, avec sur-largeur denviron 2 x 1m, chausse rigide : dalle superficielle avec sur-largeur denv