Ouvrages d'Art

StraService d'tudes sur les transports, les routes et leurs amnagements

n 63 - mars 2010

Ouvrages d'art

SOMMAIRE

Bulletin du Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art

Le viaduc de Compigne sur la RN3Les Eurocodes en marche sur un ouvrage construit lavancement Partie FernandoDias,RenaudLglise

P.2

La construction de louvrage aval de franchissement de la DuranceLa liaison Est-Ouest dAvignonDanielLeFaucheur,FernandoDias, RobertBonnefoy P.14

Mission post-sismiqueSisme de lAquila du 6 avril 2009AurlieVivier,DenisDavi

P.28

Le Rseau Godsique Franais (Rgf 93)Incidences du choix de la projection dans les tudes douvrages dartJean-ChristopheCarls,LaurentLabourie

P.41

200 - Application des EurocodesNotes dinformation n 3 et 32

P.44

Certification des Entreprises Spcialises en Prcontrainte (Esp)P.45

Stages

P.46

Les dernires publications Ouvrages d'art

P.47

Directeur de la publication : Philippe Redoulez. Comit de rdaction : Thierry Kretz, Emmanuel Bouchon, Angel-Luis Millan, Gilles Lacoste(Stra), Pierre Paillusseau (Cete du Sud-Ouest), Jean-Christophe Carles (Cete Mditerrane), Bruno Godart(Lcpc), Benoit Portier (Dre Paca/Smo), Jean-Loup Castellan (Dirco/Spt/Boa). Rdacteur en chef : milie Luangkhot (Stra) - tl : 01 46 11 31 68. Conception graphique et ralisation : Eric Rillardon (Stra) - tl : 01 46 11 33 42. Impression : Caractre. 2, rue Monge - BP 224-15002 Aurillac Cedex - ISSN : 1266-166X - ISBN : 978-2-11-099165-2 Stra - 2010

Ouvrages d'artN63mars2010

OUVRAGES MARQUANTS

Le viaduc de Compigne sur la RN3FernandoDias,RenaudLglise

Les Eurocodes en marche sur un ouvrage construit lavancement Partie 1

Boucler la rocade de CompigneLaRN31,axedurseauroutiernationalstructurant grparleservicedematrisedouvragedelaDirection InterdpartementaledesRoutesduNord(DirNord), relie Rouen Reims via Beauvais, Compigne et Soissons.Cetaxeestprogressivementamnagenvoie expressparltat.Cestdanscecadrequesinscritla construction de la rocade Nord-Est de Compigne, qui constitue le barreau manquant la rocade de Compigne (la rocade Nord-Ouest tant dj en service). Actuellement,letraficvenantdeRouenetallanten directiondeReimsparlaRN31,doittransiterparla RD1131(rocadesud),puislesRD973etRD130dans lafortdeCompigne,avantderejoindrelaRN31 auCarrefourduBuissonnet(cf.figure1).Letraficde transitetdchangesautourdeCompigneslve environ20000vhiculesparjour. Cet amnagement dune longueur de 4 km et qui sintgreentre,lOuest,ladviationdeCompigneThourotte-Ribcourt (dviation de la RN 32) et, lEst, la RN31 au lieudit le Buissonnet , aura plusieursfonctions: assurerlacontinuitdelaRN31,dontletracactuel traverselagglomration, dlesterlavilledeCompignedutraficdetransit, soulagerletraficaunorddeCompigne,notamment surClairoixetChoisy-au-Bac, soulager le trafic au sud (rocade sud vocation plutturbaine), supprimerlepassageniveaudeClairoix.

Rocadenord-est: maillonmanquant

Figure 1 : localisation et implantation du projet de la future rocade nord-est de Compigne Source : Via Michelin

Ilpermettraainsidoffrirdemeilleuresconditionsde circulationetdescuritauxusagersetdamliorerla qualitdesviedesriverains.

Pourquoi un viaduc ?Le trac de la rocade Nord-Est doit franchir de nombreux obstacles, qui, dOuest en Est,sont les suivants(cf.figure2-p4): laRN32, lesvoiesSncfCreil-Jeumont, lOise, lAisne, laRD66.

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Le viaduc de Compigne sur la RN31 - Les Eurocodes en marche sur un ouvrage construit lavancement

Lorsdespremirestudes,latraversedelavalletait envisageavecuntracmajoritairementenremblai. Toutefois, suite aux crues exceptionnelles de 1993, 1995et2001,cettesolutionsestavreinacceptable carellenepermettaitpaslcoulementdescrues,le tractantsitudanslaplaineinondabledelOiseet delAisne.Letracenremblaiadonctabandonn et le principe dun viaduc de plus 2 km de long, surplombantlavalleetpermettantainsidassurerla transparencehydrauliquedelamnagement,atact en2002,cequiapermisdelancerlaphasedtudes prliminaires. Enoutre,letracsesituedansunezonearchologique (valle de lOise) quil convenait de prserver. Des fouilles archologiques ont dailleurs t effectues pralablementaudmarragedestravauxdefondations delouvrage.

du fait dun trac de louvrage en S, un poussage depuislesdeuxctstaitrequis;or,ctOuest,on nedisposaitpasdemplacementpouramnagerune airedebtonnageetdepoussageet,ctEst,ilaurait fallupousserdeuxviaducsindpendants,car,comme indiquci-dessus,louvragedevaittrescindentrois viaducsindpendantsetlerayondecourburedece ct, bien que constant, rgnait sur deux des trois futursouvrages. Pour la solution en encorbellements successifs, des travesdelordrede70moffraientunboncompromis pour rpondre aux diffrentesexigences: hauteur constante du tablier, gamme de portes moyenne, franchissementdesriviressansappuiintermdiaire. La solution lavancement, bien que nettement moins habituelle que les prcdentes, semblait cependant intressante dans ce contexte. Du fait de la technique mme de construction, qui permet unegrandeindustrialisationduchantieretdoncdes rendements levs, elle pouvait en effet prsenter un intrt conomique. Lanalyse des offres a par ailleurs confirm cette intuition. Bien que limit une gamme de portes beaucoup moins large que celledesencorbellementssuccessifs,ceprocdrestait compatible avec le franchissement des plus grandes traves. Pour les solutions mixtes, la solution en caisson a dembletjugetroponreuseetnousnoussommes orientsversunbipoutrecontreventementinfrieur, qui permettait un resserrement des poutres afin de limiterlalargeurdesttesdepiles,toutenassurant unfonctionnementintermdiaireentreunbipoutre classique et un caisson vis--vis des effets lis la torsion(courbureenplan,effetsdesactionsdetrafic delEurocode). lissue de ltude prliminaire, fin 2002, il a ainsi t dcid dtudier au stade projet une solution mtallique (bipoutre mixte acier-bton contreventement infrieur) et deux solutions bton (construction par encorbellements successifs dune partetlavancementdautrepart). Enoutre,ilatdlibrmentchoisidedimensionner louvrage aux Eurocodes. cette poque-l, cela constituaitunedmarcheassezvolontariste.

Des tudes prliminaires l'appel d'offrestudes prliminairesDs le stade des tudes prliminaires, un architecte atassocilquipedeconcepteurs.PierreLoyer (cabinet darchitecture Aei) a alors dfini le parti structurel,quiadoptaitlesprincipessuivants: pas de traves exceptionnelles pour franchir les obstaclesprincipaux(riviresOiseetAisne); gammedeportesmoyennes; hauteurdutablierconstante; transitiondiscrteentrelesdiffrentsviaducs,avec unbalancementdestravesderivede1(surcepoint,il avaiteneffettconvenudsledpartque,dufaitde satrsgrandelongueur,louvrageseraitscindentrois viaducsindpendantsrelisaudroitdepiles-cules). Lobjectif majeur consistait obtenir un barreau le pluslinairepossible,sanspointsingulier. Pouruntelouvrageetenvuederpondreauxexigences dupartiarchitectural,lestechniquesdeconstruction apriorienvisageablestaientlessuivantes: ouvragesavectablierencaissonbton:construction par encorbellements successifs, par poussage ou lavancement; ouvrages avec tablier mixte : bipoutre ou caisson mixteacier-bton. Parmicessolutions,laconstructionparpoussagefut rapidementcarte,pourdiversesraisons: laporteprincipalevise,situeautourde60/70m, sesituaitendehorsdudomainedemploiconomique decettetechniquedeconstruction;

tudes de projetEn mars 2004, une nouvelle contrainte - trs importante et non souleve lors de linstruction mixte-futapporteparlaSubdivisiondeCompigne du Service de Navigation de la Seine, qui indiqua que le trac du viaduc retenu lissue de ltude prliminaireinterceptaitletracdufuturcanalSeineNordEurope.


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Or,lebiaisdefranchissementdufuturcanalparle viaduc tant trs prononc (infrieur 30 grades), le franchissement du canal en une seule trave, si lonvoulaitdgagerunepasseuniquepourlecanal, devenait incompatible avec le parti pris de ltude prliminaire.Eneffet,latravecorrespondanteaurait alorsdavoiruneportede150menvironetserait devenueunpointtoutfaitsingulierquenousvoulions absolumentviter.EnaccordavecVoiesNavigablesde France(Vnf ),ilfutainsidciddeprvoirdeuxpasses denavigationsurlecanal,enimplantantunepilesur un lot central, ce qui permit ainsi de revenir des portesconformeslEtudePrliminairedOuvrage dArtNonCourant(Epoanc). Par ailleurs, le Service dtudes sur les transports, les routes et leurs amnagements (Stra) proposa de raliser un ouvrage indpendant pour assurer le franchissementdelaRN32audessusdelaquelleun gabaritde6,10mdevaittredgagpourlepassage deconvoisexceptionnels.Eneffet,lefranchissement delaRN32parleviaducobligeaitpourviterde rehausserleprofilenlongsurtoutlouvragecrer paralllementlaRN32unevoiespcifiquepourles convoisexceptionnels,quilfallaitdnivelerdeplus dunmtreparrapportauterrainnaturel,cequila rendait inondable. Pour viter cet inconvnient, un ouvragecourantdetypePassageSuprieurouInfrieur DallePrcontrainte(Psidp)seraitconstruitau-dessus delaRN32etleviaducnedmarreraitquequelques dizainesdemtrespluslest. Lesobstaclesfranchirdevenaientdonc,dOuesten Est(cf.figure2): lesvoiesSncfCreil-Jeumont, lOise, lefuturcanalSeine-NordEurope, lAisne, laRD66. Unefoiscesmodificationsapportesauprogrammede louvrage,lestudesdeprojetdelouvrageont,entre fin 2004 et dbut 2006, t menes conjointement par la Division ouvrages dart du Centre dEtudes Techniques de lEquipement (Cete) Nord-Picardie etlaDivisiongrandsouvragesduStra.

OUVRAGES MARQUANTS

Louverture des offres eut lieu en septembre 2006, lanalyse des offres et le choix de lentreprise se droulrent en octobre 2006 et le march, notifi fin novembre 2006, fut attribu au groupement dentreprisesDodinCampenonBernard/Chantiers Modernes / Gtm Gcs qui avait rpondu, pour un montantde46,4MTTC,lasolutioncaissonbton prcontraintconstruitlavancement,surlabasedu procddehaubanageprovisoirepropreCampenon Bernard. Jusqucettetape,lamatriseduvregnraleavait traliseparleServicedesGrandesInfrastructures de la Direction Dpartementale de lquipement (Dde) 60. Suite la rorganisation des services routiersdeltat,lamatrisedouvrage,assureparla DirectionrgionaledelEquipement(Dre)Picardie, confia la matrise duvre travaux la Direction InterdpartementaledesRoutesduNord(DirNord), quisadjoignitalorslesservicesduCeteetduStra pourlecontrledestudesdexcution.

Exigences fonctionnelles lies aux obstacles franchisLimplantationdepilesenrivireestproscrite,cequi dterminelestravesprincipalesdelouvrage. Au-dessusdesvoiesferres,ungabaritde6,10mde hauteurdoittredgagsurunelargeurde19m.

Dossier de consultation des entreprises et appel doffresLes tudes de projet conclurent lquivalence financire thorique des trois solutions techniques, cest pourquoi, afin de permettre une mise en concurrence la plus large possible, il fut dcid de monter un dossier de consultation des entreprises comportanttroissolutionsdebase.

Figure 2 : identification de la brche franchir par le viaducSource : photo arienne, Dir Nord



Pour la circulation fluviale sur lOise et lAisne, un gabaritde7mau-dessusdesPhen(PlusHautesEaux Navigables)doittreassur. PourlefuturcanalSeine-NordEurope,deuxpasses denavigationsontdgager,respectantchacuneune sectionlibrede25mdouverture(avecunemargede 0,75mdepartetdautre)etde7mdehauteuraudessusdelalignedeauderfrence. Au-dessusdelaRD66,ungabaritde5,10mdoittre dgagsurunelargeurde11,50m. PourlespilessituesenborduredelOise,dufutur canalSeine-NordEurope(Sne)etdelAisne,unchoc latralestprendreencompte.Comptetenudela dispositiondespiles(enborduredechenal,protges soitparunlotartificielpourlapilecentraleducanal, soitparlesberges),unchocfrontalestexclu. Les efforts de choc latral considrer sont issus de lEurocode1-1-7 et de la classification des voies navigablesfranchies.LOisetantclasseVIaausens delacirculairen76-38du1ermars1976etlefutur canalSeine-NordEuropeayanttclassVblissue duComitInterministrielpourlAmnagementetle DveloppementduTerritoire(Ciadt)du18dcembre 2003, un choc latral de 6800 kN doit ainsi tre considr (coefficient de majoration dynamique de 1,7 inclus). Par ailleurs, lAisne tant classe II au

sensdelacirculairede1976,lavaleurduchoclatral estde2550kN.Lechocestappliqu1,50maudessusdesPhen(Oise,Aisne)oudelalignedeaude rfrence(canalSne).

Caractristiques gomtriques de louvrage ralisLouvrageprsenteunelongueurtotalede2143,50m etcomporte36traves.Ilsecomposedetroisviaducs indpendants dont la rpartition des traves est la suivante: OA1(cf.figure3):13travesde40-58,70-63,70 -66,50-61,50-3x66,50-4x58,70-57,20m,pour unelongueurtotalede785,25m(aboutsde1,85m surculeetde1,50msurpile-culeinclus),

Figure 3 : coupe longitudinale et vue en plan du viaduc 1 Source : Cete Nord-Picardie


OUVRAGES MARQUANTS

OA2(cf.figure4):12traves,57,20-8x58,70- 66,50-58,70-57,20m,pourunelongueurtotalede 712,20m(aboutsde1,50msurpiles-culesinclus), OA3(cf.figure5):11traves,57,20-9x58,70 - 57,20 m, pour une longueur totale de 646,05 m (abouts de 1,85 m sur cule et de 1,50m sur pileculeinclus). Lalargeurduviaducestde12,75m,selonleprofil entraverssuivant: unechaussede7,00mcomprenantdeuxvoiesde circulationde3,50m, bandesdrasesdedroitede1,50m, un Tpc, sans sparateur central, de 1,50 m pour limiter les risques de chocs frontaux sur routes bidirectionnelles (la bande mdiane pourrait tre amnagelaidedunrevtementcolor,debarrettes sonores,deplotsrtro-rflchissants), deux longrines supports de dispositifs de scurit de0,625m. L a s u r f a c e d e t a b l i e r a t t e i n t d o n c p l u s d e 25000m. Le trac en plan de louvrage est courbe, de rayon 3600 m pour lOA1 et 1350 m pour lOA2 et

lOA3. Louvrage prsente un point dinflexion au droitdelapile-culejoignantlOA1etlOA2. Leprofilenlongestuneparabolederayon32500m sur lOA1, centre sur laxe de louvrage, et est rectiligneinclinavecunepente0,60%surlOA2 etlOA3. Limplantationdesappuisestrayonnanteetlouvrage estmcaniquementdroit(biaisde100grades). Lahauteurducaissonestde3,20m,cequireprsente unlancementde1/21pourlesgrandestraveset1/18 pourlestravescourantes.

Description de louvrage ralisFondationsLes fondations de lensemble des appuis sont des fondationsprofondesdetypepieuxfors.Eneffet,le profilgologiquedusiteestcomposdelimons,puis desablesargileux,decraiealtre,avantdatteindre lacraiesaine,compacte,quiconstituelesubstratum situunevingtainedemtresdeprofondeur.


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Unereconnaissancegotechniqueinitialeimportante avait t effectue sur la base de limplantation des appuis au cours des diffrentes tudes. Le march prvoyait galement une reconnaissance gotechnique complmentaire afin de disposer dessaispressiomtriquesaudroitdetouslesappuis de la solution retenue lissue de la consultation, la campagne initiale tant base sur les essais pressiomtriquesetpntromtriques. Les pieux sont tubs dans les couches suprieures instables, de manire provisoire ou dfinitive selon lesappuis,puisfors laboue.Le bton utilis est un C25/30 CEMIII/A 52,5 L-LH CE PM-ES CP1 dos390kg,avecemploidunplastifiantrducteur deauetdunretardateurdepriseafindassurerune rhologie de trois heures. Le rapport Eau efficace / Liant quivalent vaut 0,47. La classe dexposition XC2nentranepasdexigencecontraignantepource bton(tableauNA.F.1delEN206-1:E/Lmaximal de0,65,rsistanceminimaleC20/25,teneurminimale en liant quivalent de 260 kg/m3). La formulation estpluttlieauxconditionsdemiseenuvre.La caractristiquePMESducimentestjustifievis--vis desagressionspotentiellesdanslesol.

Les piles sont fondes chacune sur quatre pieux de diamtre1400mm,saufpourlespilessoumisesau choclatraldebateauxpourlesquelleslediamtreest pass1600mm. Les cules sont fondes sur cinq pieux de diamtre 1400 mm, rpartis sur deux files de manire quilibrerleschargesentrelesfilesavantetarrire. Les fondations des cules (essentiellement la cule Ouest,pourlaquellelahauteurdesremblaisatteint plusde10m)sontsoumisesdufrottementngatif et des flexions parasites dues au tassement et au dplacementhorizontalduterraincompressiblesous leffet des charges apportes par la ralisation de la seconde phase de remblaiement, prvue aprs la ralisationdespieux.Unepremirephaseaconsist, classiquement,monterleremblaidepuisleterrain natureljusquauniveauderalisationdespieuxeta tsuiviedundlaideconsolidationafindestabiliser lestassementscorrespondants.Cependant,laseconde phase de remblaiement, permettant dachever le remblai derrire la cule jusqu la cote projet, est susceptibledengendrerdestassementsdelordrede4 5cmdufaitdelaprsencedesolscompressibles.



Cules

OUVRAGES MARQUANTS

Les cules sont des cules enterres, situes en tte de remblai, et comportent un sommier de 1,80 m dpaisseur qui joue le rle de semelle de liaison des pieux. Elles prsentent latralement, de part et dautre, un mur cache, un mur en retour extrieur et un mur en retour intrieur encastr dans le mur garde-grve(cf.figure6): lepremiermurapourrledemasquerlaboutdu tablier; le second a pour rle de masquer la cornichecaniveauetleregarddassainissementsurcule,etde permettreleraccordementavecleremblai; letroisimeapourrledancrerlepoteaudextrmit delaBN4. Lvacuation des eaux se fait par lintermdiaire de regardsplacssurlescules,devantlemurgarde-grve, etrecevantleseauxprovenantdutablier(cornichescaniveaux) et des joints de chausse (chneaux). Ces regards sont raccords aux bassins de rtention provisoiresralisslarriredechaquecule. Lebtonutilispourlescules,ainsiquepourlespiles, estunC35/45CEMIII/A52,5L-LHCEPM-ESCP1 dos355kg,avecemploidunplastifiantrducteur deau. Le rapport Eau efficace / Liant quivalent vaut0,50.Ledosageencimentatadaptenvue de limiter la monte en temprature, prjudiciable au bton en termes de raction sulfatique interne (Rsi). Les appuis constituant des pices massives (fts et chevtres des piles, cf. figure 8, sommiers descules,cf.figures7a-7b),leCctpimposaitde nepasdpasserlatempraturede65Caucurdu

Figure 6 : vue 3D des cules Source : Cete Nord-Picardie

bton(correspondantunniveaudeprventionDs, cf.guideLcpcdaot2007Recommandationspour laprventiondesdsordresduslaractionsulfatique interne).Dessondesonttplacespourvrifierla monteentempraturedansleftdelapileP5.3:la tempraturemaximaleatatteinteauboutdenviron 48heuresetestmontecur55C(latemprature extrieurevariantpeuprsentre5et15C).Pourla mmeplagedetempratureextrieure,latemprature curdubtonduchevtredepileestmonte52C au bout de 55 heures. Lutilisation dun ciment de typeCEMIIItaitjustifieparsafaibleexothermie, parlefaitquilsagissaitdepicesenlvationpour lesquels une trs bonne qualit de parement tait recherche et par labsence de prcontrainte. Enfin, la formulation du bton rpond sans difficult aux exigencesminimaleslieslaclassedexpositionXC4 (E/L0,60,C25/30,280kgciment/m3).

Figure 7a : coupe sur la cule C 11.3 Source : Vinci

Figure 7b : vue en plan de la cule C11.3 Source : Vinci



PilesLouvragecomporte33pilesetdeuxpiles-cules. Du fait de la proximit de la nappe, prsente entre 1,50et2msousleterrainnaturel,lespilescourantes etlespiles-culessontraliseslabridunbatardeau en palplanches mtalliques de type AU 14 et de dimensionsenplan7,55mx7,55m. L e s p i l e s c o u r a n t e s e t l e s p i l e s - c u l e s s o n t constitues(cf. figure8): dun ft plein de section circulaire de 3,50 m de diamtre, dunchevtrede3,25mdehauteurdontlasection enpartiesuprieureprsenteuneemprisede5,20mde largeur(senslongitudinaldutablier)etunelongueur de6,30m(senstransversaldutablier), dunesemelledeliaisondesection7,55mx7,55 m et dune hauteur de 2,00 m (pieux 1400mm) entoureparunbatardeau. Les piles particulires concernent celles implantes enrivegauchedelOiseetenborduredufuturcanal Seine-Nord Europe (cf. figure 9). La pile en rive gauche de lOise est ralise labri dun batardeauChevtre Ft Semelle Batardeau

Figure 8 : coffrage des piles courantes ( gauche) et des piles-cules ( droite) Source : Cete Nord-Picardie

enpalplanchesmtalliquesdetypeAU14etlespiles situesenborduredufuturcanalSeine-NordEurope sontraliseslabridunbatardeauenpalplanchesde typeAU26.Cesbatardeauxprsententdesdimensions enplande8,35mx8,35m.

Figure 9 : piles particulires encadrant le futur canal Seine-Nord Europe Source : Cete Nord-Picardie


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OUVRAGES MARQUANTS

Cespilesprsententunftetunchevtreidentique ceux des piles courantes et des piles-cules mais sont compltes par une embase renforce, rgnant depuis la semelle jusqu un niveau situ 1,50 m au-dessusdesPhen(pourlAisneetlOise)oudela Ler (Ligne dEau de Rfrence, pour le futur canal Sne).Lessemellesdeliaisonprsententunesection de8,35mx8,35metunehauteurde2,25m(pieux de1600mm). La ralisation des trois piles situes en bordure du futur canal Seine-Nord Europe est particulire puisquelessemellesdeliaisondoiventtreralises une profondeur de 10 m environ en dessous du terrain naturel, en vue de lexcavation crer ultrieurement pour amnager le lit du futur canal, puisremblayes. tant donne la prsence de la nappe 2m sous le terrain naturel, il a t prvu, pour la ralisation de ces fondations, des batardeaux de palplanches mtalliquesdetypeAU26de20mdelongueuret destravauxdinjectiondelacraiesur4mdehauteur entre 16 et 20 m de profondeur. Linjection, qui a t conue par le Lrep, permet de diminuer trs sensiblement la permabilit de la craie aquifre et dviterainsilennoiementdubatardeausousleffet dessous-pressionshydrostatiques.Cettetechniquea tprfrecelleplusclassiqueconsistantraliser un bouchon en gros bton qui aurait ncessit une profondeur dexcavation encore plus importante, despalplanchespluslonguesetauraitengendrdes difficultsassurerlastabilitdesbatardeauxdurant certainesphasesdetravaux. Les calculs du Lrep ont t mens en considrant une permabilit de la craie estime 5.10-3 m/s; cette hypothse a t valide par les essais de permabilit inclus dans la reconnaissance gotechniquecomplmentaire,quiontaboutiune permabilitde10-4m/s. Le phasage dexcution tudi au projet pour la ralisation des appuis en bordure du canal tait le suivant: miseenplacedespalplanches; injection de la craie sur une paisseur de 4,00m lintrieur du batardeau selon un maillage de 1,40mx1,40m; 1re phase de terrassement -3,00 m et pose dun cadredebutonnage-2,00m; 2e phase de terrassement -6,00 m et pose dun cadredebutonnage-5,00m; 3e phase de terrassement -8,00 m et pose dun cadredebutonnage-7,50m; 4ephasedeterrassement-10,00m; mise en place des quatre tubes mtalliques (pour forage des pieux) fichs de 50 cm environ dans le bouchoninject;0Ouvrages d'artN63mars2010

remplissagedubatardeau; excutiondespieuxlintrieurdestubes; vidagedubatardeauetpompagedesvenuesdeau rsiduelles; recpage des tubes et ralisation dun bton de propret; recpage des pieux et excution de la semelle de liaison; ralisationdelembaserenforceetduftdepile, remblaiementdubatardeauetenlvementdesbutons selonplusieursphases; ralisationdunepoutredecouronnemententte. Le phasage effectivement adopt par lentreprise a tprochedecelui-ci,moyennantuneadaptationdu nombredephasesdeterrassementetdunombrede niveauxdecadresdebutonnage(rduitdeux).

TablierLe tablier est constitu par un caisson en bton prcontraintdeuxmesinclines. Le bton utilis est un C40/50 CEMI 52,5 N CE CP2(prcontrainte)dos385kg,avecemploidun superplastifianthautrducteurdeau.Saformulation rpond,delammemanirequepourlebtondes appuis,auxexigenceslieslaclassedexpositionXC4. LerapportEauefficace/Liantquivalentvaut0,45. ConcernantlaRactionSulfatiqueInterne(Rsi),les voussoirscourantsconstituentdespicesbienmoins massivesquelesappuis.Parailleurs,lesvoussoirssur appuis nont pas t considrs comme des pices massives car elles ont t scindes en deux parties afindelimiterleurpoids(exigencelielamthode deconstruction,cf.articleparatredansleBoa64). Decefait,lesvoussoirsdutabliernontpasrequisde suiviparticulierquantlaRsi. Letablier,dehauteurconstantegale3,20m,est prcontraintlongitudinalementpardescblesposttendusintrieursetextrieurs(prcontraintemixte). La section transversale du tablier prsente les caractristiquessuivantes(cf.figure10a): mes dpaisseur constante 0,30 m, inclines 32%; hourdisinfrieurde5,04mdelargeur,dpaisseur constantegale0,25msaufsurlesappuisoelle passe0,50m; hourdis suprieur dpaisseur lgrement variable gale: - 0,24 m en extrmit dencorbellement (pour la fixationdelaBN4), - 0,27mlaxe,entremes; goussetsinfrieursde0,65x0,20metsuprieurs de1,00x0,20menviron.


Figure 10a : voussoir courant Source : Vinci

Letablierestcomposde810voussoirsprfabriqus (cf. figures10a10d)(voirsecondepartiedelarticle paratredansleBoa64ettraitantnotammentdela prfabricationetdelaposedesvoussoirs). La dimension des voussoirs rsulte dune part du calepinageadoptenfonctiondesportesdestraves et dautre part des limites de capacit de lengin de pose.Lesvoussoirsontquasimenttouslemmepoids, soitenviron50tonnes.

Les voussoirs courants ont une longueur variant de 2,66m2,86m. Pour les voussoirs spciaux, lajout dlments transversaux (entretoises, raidisseurs, dviateurs) estcompensparunerductiondelongueur. Lesvoussoirsdviateursprsententainsiunelongueur de2,325m,tandisquelesvoussoirssurpilesetsur cules(ycomprispiles-cules)ontdtredcoups en deux demi-voussoirs de 1,60 m et 1,40m respectivement.

Figure 10b : voussoir dviateur Source : Vinci

Figure 10c : voussoir sur pile Source : Vinci

Figure 10d : voussoir sur cule Source : Vinci


OUVRAGES MARQUANTS

Figure 11 : plan de cblage de la prcontrainte intrieure de continuit Source : Vinci

Lestravescourantesde58,70metlestravesderive de57,20m(etde40mctculeC0)comportent deux voussoirs dviateurs, disposs aux et des traves,tandisquelesgrandestravesde66,50men possdentquatre,situs0,2l,0,3l,0,7let0,8l (ltantlalongueurdetrave). La prcontrainte du tablier est compose comme suit: une prcontrainte intrieurede continuit (cf.figure11):quatrepairesdecblesclissesdetype 19T15Spartrave(deuxcblesdepilepile,uncble moyenetuncblecourt),dispossdanslesgoussets enfibreinfrieureetdestinsreprendrelesefforts entraveenconstructionetenservice;

uneprcontrainteextrieuredecontinuit(destine reprendreleseffortsenservice,lisnotammentaux chargesdexploitation)(cf.figures12-13): - travescourantes:quatrepairesdecbles19T15S, rgnantsurdeuxtraves, - grandes traves: quatre paires de cbles 25T15S, rgnantsurdeuxtraves, - des dispositifs pour prcontrainte additionnelle (une paire de gaines vides, ancrages sur appuis et rservationsdanslesentretoises,dviateurs),prvus pourpermettrederparerourenforcerlouvrageau coursdesavie; une prcontrainte intrieure complmentaire, de flau:deuxpairesdecbles9T15Sparpile(voirarticle paratredansleBoa64).

Figure 12 : principe de cblage de la prcontrainte extrieure Source : Stra

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Lescorniches-caniveauxpossdentunesectionefficace permettant dassurer un dbit capable suprieur 350l/s. Le tablier repose sur les appuis par lintermdiaire dappareilsdappuipot(deuxappareilsparappui, capacit Els maximale de 1400 tonnes), sauf pour les quatre piles situes dans la partie centrale de chaqueviaduc,quisontquipesdappareilsdappui en caoutchouc frett (quatre appareils 700x700 ; 9(16+5);2x8parappui). Lerecoursauxappareilsdappuiencaoutchoucfrett permetdemultiplierlenombredelignesdappuinon glissantsetainsidemieuxrpartirleseffortsdefreinage particulirementimportantsauxEurocodes. LapplicationdelEC1-2pourunouvragesoumisau chargementMc120(convoimilitaire,supposStanag compatible) aboutit en effet leffort de freinage maximalde900kN(celui-citantlinairementli lalongueurdelouvrage).Danslaplupartdescas,cet effortdefreinageestaujourdhuiplafonn500kN parlannexenationaledelEurocode.

Figure 13 : vue de la prcontrainte extrieure depuis lintrieur du caisson Source : Cete Nord-Picardie

quipementsLes principaux quipements de louvrage sont les suivants: unechapedtanchitenfeuilleprfabrique,avec protectiondesurface(5mmdpaisseur), unetanchitlatraleconstituedunfilmmincesur leslongrinessupportsdesbarriresdescurit, unecouchedenrobde11cmdpaisseur(7cmde Bbsget4cmdeBbma), des joints de chausse mcaniques sur cules et piles-cules, des barrires de scurit de type BN4 ancres sur deslongrines, descransverticauxdeprotectioncatnairesaudroit desvoiesferroviaires, descaniveauxde0,25mdelargeur, descorniches-caniveauxenaluminium, desdallesdetransitionde5mdelongueur, un chemin de cble permettant de faire passer le cble lectrique pour lclairage lintrieur du caisson. Lesouffledesjointsdechausseestde850mmsur piles-culesetde450mmsurcules.

ConclusionLechantierdelaconstructionduviaducdeCompigne, dundlaide30mois,admarrenmai2007etsest achev fin 2009 (les preuves se sont droules en novembre2009). LamiseenservicedelarocadeNord-EstdeCompigne estprvueen2011aprslestravauxdeterrassementset dechaussesncessairesauraccordementduviaduc. DansleprochainnumrodubulletinOuvragesdArt, nous dtaillerons les points principaux des tudes dexcution,enparticulierlincidencedesEurocodes sur le dimensionnement de louvrage, ainsi que la mthodedeconstructionlavancement

Dates jalonstude prliminaire Aps Arrt dclaration dutilit publique tudes de projet Dce Ouverture des candidatures et des offres Analyse des offres et choix de lentreprise Notification du march Ordre de Service de dmarrage des travaux Dmarrage des travaux du viaduc Construction des 35 piles et des 2 cules Tablier - pose des voussoirs Fin des travaux sur viaduc 2001-2002 Validenaot2003 18mai2004 Fin2004dbut2006 Achevenjuin2006 Septembre2006 Octobre2006 29novembre2006 6mars2007(dlai30mois) Finmai2007 Juin2007-fvrier2009(20mois) Juin2008-juin2009(unan) Finnovembre2009


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TEChNIQUES PARTICULIRES RGLEMENTATION, CALCULS

La construction de louvrage aval de franchissement de la DuranceLa liaison Est-Ouest dAvignonDanielLeFaucheur,FernandoDias,RobertBonnefoy

Introduction - Contexte gnralDans un article du prcdent bulletin Ouvrages dArt[1],nousavonsprsentledroulementdes tudesdeprojetdelouvragedefranchissementdela Durance sur la liaison Est-Ouest dAvignon. Nous avonsnotammentdtailllaconceptiondelasolution construite,avectablierbi-poutreossaturemixte. Dans le prsent article, nous revenons sur la construction de cet ouvrage mixte pour aborder quelquespoints destudesdexcutionralisespar le bureau dtudes Ioa, et contrles par le Stra, notammentSbastienBrisardenchargeducontrle dutablier. Cet ouvrage est lun des premiers grands ponts dimensionnsauxEurocodes.Letablieretlesappuis de cet ouvrage ont t vrifis avec ces nouveaux rglementsdecalculeuropens,dontlestextestaient finaliss au dmarrage des tudes dexcution, en dcembre2005.Laconstructiondelouvragevientde sachever.Nousavonsdonciciloccasion,dexaminer les impacts lis lutilisation des Eurocodes sur la conception.

en compte des deux poutres. Le Stra a utilis le programme ST1 pour effectuer ce contrle. Nous dtaillons ici le principe de ce calcul. De faon classique, pour une structure mixte, le calcul est effectudefaonitrative.Dansunpremiercalculles effortssontcalculsaveclessectionshomognises. Leszonessurappuisolacontraintedetractiondans ladalledpasse2xfctmsouscombinaisoncaractristique sont considres comme fissures, et le bton est supprimdescaractristiquesdecessectionsdansle secondcalcul. Lemodleutilisestunepoutrechelleolesdeux poutressontreliesparlesentretoisesrellesespaces de4m(cf.figure1).Ilrespectelagomtrierelledes poutres : les portes, les courbures, leur cartement et les cassures angulaires dues la courbure et la variationdelargeurdutablier.

Charpente mtalliqueModle pour la flexion gnraleLacourbureetlalargeurvariableimposaientlorsde lexcution une modlisation spatiale avec la priseOuvrages d'artN63mars2010

Figure 1 : gomtrie du modle

La construction de louvrage aval de franchissement de la Durance

Danslesouvragesrectilignesetnon-biais,lamthode des entretoises infiniment rigides (mthode de Courbon) permet de ne considrer quune seule poutredanslecalculdeflexiongnrale.Danslecas dubi-poutre,linertiedesentretoisesnintervientplus ds que lon nglige linertie de torsion des poutres longitudinales, toute charge est rpartie de faon isostatiqueentrelesdeuxpoutres,mmeenprsence dunlgerbiais. Danslecasprsent,onadmetceprincipepourobtenir leseffortsdanslespoutresdusauxchargesroulantes du modle de charge LM1 de lEN 1991-2. On dtermine ensuite les enveloppes defforts pour la chargecorrespondanteunitaire(unmtredelargeur pourleschargesrpartiesUDL,uncamiondutandem TSpourleschargesconcentres),enfaisantcirculer cettechargesuccessivementsurlapoutreextrieureet lapoutreintrieure.Onobtientdoncdeuxenveloppes EextetEintunitairespourchaquechargeTSetUDL. Uncalculdelarpartitiontransversaledeschargesest effectu en dehors du modle ST1, par la mthode de Courbon. Pour chaque charge (TS ou UDL) on obtient une valeur de charge appliquer chaque poutreQ1etQ2(valeursponctuellesouliniques).En dsignantparlecoefficientderpartitiontransversal etQlatotalitdelachargetransversal,onpeutcrire Q1=.QetQ2=(1-).Q Lenveloppetotaledansunepoutreestalorsobtenue parcombinaisondes2enveloppesunitaires: pourlapoutreextrieure .Q.Eext+(1-).Q.Eint pourlapoutreintrieure .Q.Eint+(1-).Q.Eext Lintrtdecettemthodesimplifiersultedufaitque lesquantits.Qdpendenttrspeudelalargeurdu tablierlorsquelaportedesconsolesresteconstante. Pour tre rigoureux nous avons effectu 3 calculs, chaquersultattantcorrectdanslazonevoisinedela largeurconsidre:lalargeurcourantedanslapartie rectiligne, la largeur dans la trave 1 et une largeur intermdiaire. Les rsultats sont peu diffrents, ce quivitelesdifficultsdansleszonesintermdiaires. Cettemthodesupposequeleschargessontappliques de la faon la plus excentre possible entre le bord delouvrageetlapoutreoppose.Elleneconsidre pas de chargements plus complexes, notamment en damier.Ellenesappliquedonc,parexemple,pasaux effetslocauxdeflexiontransversale.Pourobtenirun chargementplusgnral,ilestncessairedecrerune surfacedinfluencecomprenantunplusgrandnombre delignesdinfluence.Lalargeurvariablecomplique alors fortement la recherche du chargement le plus dfavorable.

Pourleschargementsverticauxcetypedemodlenepose gurededifficults.Onconsidrelescaractristiques dessectionsmixtescorrespondantes(section,section rduitelefforttranchant,inertie): longitudinalement, la section considre tait constituedunepoutreprincipaleaveclademi-largeur dutablier(ventuellementplafonnelavaleurdela largeurparticipantedfiniedanslEN1994); transversalement, la section considre tait constituedechaquepicedepontavecsalargeurde dallecorrespondante. En revanche, concernant les efforts dans le plan de la structure (vent, sisme), ce type de modle est beaucoup moins satisfaisant. Il est ncessaire de dfinirlesinertiesdaxeverticaletlessectionsrduites correspondantes. Une solution souvent acceptable consiste: pourlespoutreslongitudinales,considrerlinertie daxeverticaledessectionshomognises,enprenant encomptepourchaquepoutre,lamoitidelalargeur participantedeladalle; pour les barres de liaison transversales (pices de pont), linertie daxe vertical na plus de sens et il convient de la majorer trs fortement, la section pouvanttreconsidreindformableenflexiondaxe vertical. Vis--vis des moments daxe vertical, la structure modlise se dforme ainsi comme une poutre unique, dans un plan horizontal. En appliquant le thormedeHuyghensauxsectionsdechaquepoutre longitudinale,onretrouveainsilinertietotaledaxe verticaldelasectionhomognisedutabliermixte bi-poutreavecsalargeurparticipante. Enrevanchepourlasectionrduitelefforttranchant desbarresdeliaisontransversales,onpeutconsidrer lasectiondeladallecorrespondante(4,00m)pour prendreencomptelesventuelsgauchissements.Ce dcoupageenpoutrechellecredesdiscontinuitsau droitdechaquebarretransversale.Leseffortsdansles barres longitudinales ne sont rigoureusement exacts qumi-distancededeuxpicesdepont. Dans le sens transversal ou longitudinal (entre les poutres), les inerties de torsion des lments sont calculesenprenantlamoitidelinertiedetorsionde ladallesurlalargeurparticipante(sensiblementgale b.e3/6oeestlpaisseuretblalargeur).Eneffet,dans unepoutre,lemomentdetorsionrsultepourmoiti descomposanteshorizontalesetpourlautremoiti descomposantesverticales(PRP75-Stra[2]).


SismeLouvrage est en classe C (arrt du 15 septembre 1995) et larrondissement dAvignon est class en zone de sismicit 1A (dcret n91-461 du 14 mai 1991)douneacclrationnominaleprendreen comptede1,5m/s2.Pourltudesismiqueetpourle contrledestudesdexcution,leStraautilisun modlePcp. Nousavonscontrlquenotremodledetypepoutre chelle restait utilisable pour ltude sismique, en comparant les rsultats avec ceux obtenus avec une poutreunique.Lasouplessesupplmentaireliela modlisationestacceptablepourlespremiersmodes. Le comportement du modle poutre unique nest pasralisteentorsion,carlatorsiongne(torsionde Vlassof )estprpondrante.Pourobtenirlepremier mode de torsion, il convient soit daugmenter de faon fictive linertie de torsion de Saint-Venant (calculci-dessous),soitdemodliseraumoinsdeux poutres parallles disposes au droit de la dalle et ventuellementdesmembruresinfrieurespermettant demodliseraumieuxlarigiditdetorsiongnede lastructurerelle. DansunetravedelongueurL,onconsidre2poutres spares dune distance d, dinertie de flexion I, et dinertiedetorsionk.Ladformezdespoutresest lielarotationxdutabliersupposindformable transversalement: LecoupleextrieurCxestquilibrparles2couplesx danslespoutresprincipalesetles2effortstranchants Vzexcentrsded/2:


Le premier terme est la somme des inerties de torsiondesdeuxpoutres,lesecondestdlatorsion gne. En considrant une trave indpendante o chaquepoutreestchargeparuneforceetuncouple uniforme, lcriture de lgalit des flches la cl fournit sensiblement la mme valeur mais de faon moinsrigoureuse:

Le fait dutiliser une dforme sinusodale montre clairementquecetteinertiequivalenteestuniquement valablepourlepremiermodedetorsiondelatrave delongueurL. Lentrepriseautilisunmodlecomprenant2poutres reliespardeslmentsfinis.Cemodlesembleplus satisfaisant car il ne prsente pas les dfauts dcrits ci-dessus.Onnotecependantquelarigiditdedalle situeentrelespoutresestpriseencomptelafois dansleslmentsfinisetdanslinertiedespoutres. Pour ltude sismique, le modle poutre unique prsentedesavantagesparrapportunmodleplus lourd. Les modes propres sont donns par priode dcroissante. Avec le modle poutre unique, les principaux modes apparaissent rapidement. Tout dcoupage d la modlisation cre des modes supplmentairesquipeuventsinsrerentrelesmodes principaux et retarder ainsi lapparition de modes intressants. Ainsidufaitdugrandnombredetraveslespremiers modes des piles les plus hautes napparaissent qu partirduquarante-septimemodedanslemodle poutreunique.Ilsnapparaissentpasdanslesautres modlespluscomplexes. La modlisation la plus intressante serait donc la poutre unique avec prise en compte de la torsion gne(bi-moment-gauchissement).Danstouslescas, il convient dtudier un nombre suffisant de modes etsurtoutdesassurerquaucunmodeimportantna toubli. Enfindufaitdelabsencedesymtriedelastructureet desbiaisdesappuis,nousavonsutilislacombinaison quadratique complte (Cqc) pour le cumul des modes. Commeindiquprcdemment,lapartiedetablier situeentreC0etP4estlibredesedplacersuivantles deuxdirections.Sousleffetdunsismecomposante transversale leve (et aussi longitudinale du fait de lacourbure),lesdplacementstransversauxsontdonc relativement importants, de lordre de 100 mm sur lapileP2et115mmsurlapileP3.PourlapileP4 quipedappareilsdappuienlastomrefrett,les dplacementssontdelordrede100mm.Nanmoins

Soit

lesdformesdespoutresetK

linertiequivalente.Oncrit:

Onendduitlinertiedetorsionquivalente:

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ladistorsiondenviron0,70restenettementende de2,00,lavaleurmaximaleadmisesoussisme.

VentPourlesvrificationsauventencoursdelanage,il convientdedfinirdeuxactionsdevent: le vent maximum autoris pendant le lanage : le lanage ne pourra tre ralis qui si la vitesse du ventestinfrieure50km/henvitessemoyenneet 70km/henvitessedepointe; le vent utiliser dans les positions darrt entre 2lanages,ilsagitengnralduventdcennal(EN 1991-1-4). Parrapportaufascicule61titreII,lesactionsduesau ventsontfortementaugmentes.Dunepartlapression deventdpasse125kg/m2,dautrepart,lEurocode prcise quen labsence de la dalle de couverture, il convientdeprendreencomptelactionduventsur lesdeuxpoutres.Aveclesanciensrglements,onse limitaitunemajorationde50%. Pendantlelanagelastructurentaitpascontrevente. Les calculs ont montr que cette disposition restait acceptable avec les actions du vent des nouveaux rglements,conditiondecontreventercorrectement lavant-bec(cf.photo1). Un modle spatial a t utilis. Dans le plan, la poutre chelle est conserve. Mais au voisinage de lattachedespicesdepontsurlespoutresprincipales, les membrures infrieures tant fixes sur lme de faible rigidit, seule la membrure suprieure des picesdepontestpriseencompte.Lessemellesdes poutres longitudinales sont prises en compte avec

leurs caractristiques relles et leur cote relle. Les calculs ont montr quenviron la moiti des efforts taitrepriseparlefonctionnementenpoutrechelle. Lautremoititaitreprisedirectementparlaflexion dechaquepoutre. Le point le plus dlicat a t la justification des montants verticaux situs sur appui. La charpente tanteneffetmaintenuepardesdispositifsdeguidage latral, leffort exerc par le guide devait pouvoir tre repris par une seule poutre principale. Un seul montant ne permettait pas dquilibrer laction du vent.Iladoncfallumodliserlesmontantspardes appuis lastiques sur une longueur importante. Ce calcul a montr que le montant courant situ au droitdelappuinereprenaitquuntiersdelaraction horizontale sur appui, et, a permis destimer les flexions transversales dans la membrure infrieure. Il convient de noter que sur appui la capacit de la semelle infrieure ne devait pas tre entirement utilise pour la flexion longitudinale. Elle devait conserverunemargepourpouvoirreprendredefaon concomitantelesactionstransversalesduesauvent, quiaggraventparailleurslesrisquesdinstabilitau dversement. Il fallait donc si possible viter que le premier appui aprs lavant-bec soit situ dans une zonenonrenforceetfortementsollicite.

Calculs au second ordreDversement de la semelle infrieure prs de lappui Compte tenu de la variation des efforts et de la section de la semelle infrieure, un calcul au second ordre est effectu pour estimer les premiers

Photo 1 : charpente mtallique en cours de lanage



modes de flambement et les charges critiques correspondantes, afin deffectuer les vrifications demandes par lEurocode. La modlisation la plus rudimentairecomprenduneseulepoutremaintenue transversalementpardesappuislastiquesauniveau desmontantssitusaudroitdespicesdepont. La section de cette poutre comprend la semelle infrieureetletiersdelahauteurdmecomprime. Lesinertiesdeflexiondaxeverticaletdetorsionsont pratiquement celles de la membrure infrieure. La semelleinfrieuretanttenueparlme,soninertie daxe horizontal est choisie trs grande pour viter le flambement dans un plan vertical. Cette poutre est charge par des actions axiales rparties, crant leffortnormalobtenudanslecalculElu(contrainte moyennedanslasemelle).Lapplicationdescharges suivantlaxelongitudinalestdfavorable.Cesactions gnres par le chargement vertical sont en ralit exercesparlmeetsontdoncsuivantladirectionde lapoutreentoutpoint(forcesuiveuse).Pourlecalcul desmodes(calcullinaire),unemodlisationcomplte pardeslmentsfinisdelasectionetenparticulierde lmeseraitncessairepourrendrecesforcessuiveuses intrieuresaumodle.Maiscettemodlisationnest icipasindispensable. Danslecasprsent,dufaitdelagranderigiditde lentretoise sur appui, le mode symtrique nest pas le premier mode. Les effets du second ordre sont donc peu importants sur appui. En revanche, les effetsdusecondordredusaupremiermode,lemode antisymtrique, sont particulirement importants. Il convient donc de contrler la section situe au voisinageduquartdelondeetsurtoutlasectionsitue auchangementdpaisseurdetle. Ces effets de second ordre tant trs pnalisants dans lEurocode, il convient de disposer un fort entretoisementsuraumoinsles2/3delonde.Ceci a conduit renforcer les deux premires pices de pont,departetdautredechaqueappui,aumoyen degoussetstriangulairesde1,20mdecotbordspar unetlede200x20mm. Pices de pont et consoles En service, les pices de pont connectes la dalle rsistentparticulirementbienauxmomentspositifs entrelesdeuxpoutres.Ladimensiondelapicede pontestdoncpluttdtermineparlemomentngatif enconsole,ycomprisdanslazoneolespacement entrelespoutresprincipalesestleplusgrand. Unmodleauxlmentsfinisprenantencompteles effets du second ordre a t tabli afin dtudier le dversementdelasemelleinfrieuredelaconsole.La largeurdelasemelleinfrieurede25mmdpaisseur variede300500mm.Lasemelleinfrieuredela consoleestsoudesurlmedelapoutreprincipale de faible rigidit daxe verticale. En face de cette liaison,delautrectdelme,lasemelleinfrieureOuvrages d'artN63mars2010

Photo 2 : renforcement de la pice de pont proximit dun appui

Photo 3 : consoles avant btonnage de la dalle

Photo 4 : extrmit de la tle additionnelle soude sur la semelle infrieure

delapicedepontetlemontant(cf.photo2et3) gnent la rotation daxe verticale mais, par souci de simplification, dans le calcul Stra, la semelle infrieuredelaconsoleatconsidresimplement bloque en dplacement et libre en rotation daxe vertical.Ilsagitdeconditionsdfavorablesetdonc scuritairesdanscecas-l. Laraideurdelmedpenddesahauteurquivariede 1,200,30m.Dufaitdelabsencedencastrement audroitdelme,leplatdefermeturelextrmit delaconsolesitusouslalongrineBN4aunegrande


influencesurlaforcecritiquedeflambement,encrant unblocagetransversalefficacedelasemelle.Dansce casilestimportantderendrelaforcesuiveuse,cest-direquelleresteappliquedanslerfrentiellocal dans la gomtrie dforme. Le modle gnral par lmentsfinissestavrplusavantageuxquelemodle avec des appuis transversaux lastiques, modlisant lerappeldelmeparbandes.Eneffet,lecalculdes modespropres(calcullinaire)nestpascompatible avecunchargementpardesforcessuiveuses. Tles additionnelles sur semelle infrieure Dans les zones sur appui, la semelle infrieure est paissieparajoutdunetleadditionnellede1,40m delargeurentrelmeetlatlecontinuede1,50mde largeur(voirarticleprcdentdubulletinOuvrages dArt n 62, paragraphe charpente - poutres [1]). La tle additionnelle est soude sur lme et la tle continue est soude sur la tle additionnelle (cf.figure2). Latleadditionnelleestdoncchargeprogressivement par lme au niveau de la jonction. En revanche, la tlecontinueestprincipalementchargeenextrmit, maislecordondesoudureentrelesdeuxtlesassure unecertaineredistributiondeseffortsentrelesdeux tles.Latleadditionnelledevantassurerlastabilitde latleextrieure,partirdumomentocettedernire nestplustenueparlme,ellenedoitpastretrop fine.Onpeutconsidrerquesonpaisseurdoittre aumoinsgaleautiersdelpaisseurtotale. Il tait donc indispensable de vrifier la stabilit densemble.Lestlesdelasemelleinfrieuredoivent pouvoir supporter leffort de compression sans voilement (cloquage). En pratique, cela revient vrifier que la zone de plastification des tles reste limite.Lecalculausecondordreteffectusous lechargementElu,avecunedformationinitialede 3,75 mm (1500mm/400) de chaque tle telle que reprsente sur la figure 3. Outre la liaison latrale reprsentant le cordon de soudure, des liaisons unilatrales ont t ajoutes entre les deux plaques. Cesliaisonsunilatralespermettentlcartementdes deuxtlesmaispasleurinterpntration. Cette vrification ne sest pas avre pnalisante. Cependant,danslazonedelappuiP3,lpaisseurde latleadditionnelleinitialementprvue25mma tredimensionne30mm. Latlecontinueestfixesurlatleadditionnelleau moyendunesoudurepriphrique.Lesextrmitsde latleadditionnellede1,40mdelargeuret11,80m de longueur sont conformes au schma figurant dans un article de Jacques Berthellemy du bulletin OuvragesdArtn9[3].labout,salargeurest progressivementrduiteetletierscentralrestantest dlardavecunepentede1/5(cf.photos4et5).Pour dimensionnerlessoudurespriphriques,deuxzones

me

Figure 2 : coupe longitudinale semelle infrieure

Figure 3 : dformation initiale semelle infrieure

Photo 5 : extrmit dune tle additionnelle soude sur la semelle infrieure

sontdfinies:unezonedediffusiondeseffortsetune zonecourante.Danslazonecourante,lescordonsde souduresentrelestlesdelasemelleinfrieuresont identiques aux cordons qui assurent la liaison entre lme et la semelle, ce qui place dans le sens de la scuritvis--visdesseulseffortsdecisaillements. Pour dimensionner les soudures priphriques labout,ilestutilededfinirunelongueurdediffusion desefforts.Onadmetquendehorsdecettezoneles contraintesvarientlinairementsurlahauteurdela sectionetqueleffortnormaldanslasemelleinfrieure estfourniparlarsistancedesmatriaux.


9


Lacontraintemoyennedanslescordonsdesoudurede cettezoneestobtenuepardiffrenceentrelesefforts normauxdanslesdeuxsectionsdepartetdautrede lazonedediffusion.Ilsuffitdcriresuccessivement lquilibredechaquetle. Aveclesnotationsdelafigure4,onobtient: quilibregnraldesdeuxtlesV=F1+F2-F3 quilibredelatleinfrieureX=F3-F2 quilibredelatleadditionnelleV=F1-X

omiscaronveutminimiserV.Cettefaondeprocder estassezpratiquepourlecalculdescisaillementsen prsence dune discontinuit du moment (diffusion pure) ou de la section. Elle consiste calculer les cisaillementsvidedefaonrigoureusepardiffrence deseffortsnormauxdansdeuxsections,etestimer lescisaillementsdusauxsurchargespartirdeleffort tranchant,doncenngligeantleffetdeladiscontinuit pourcesdeuxefforts. Lalongueurdediffusionnedoitpastrechoisietrop grande car cela conduirait rduire la section des cordonsdesouduredufaitqulafoisleurlongueur augmente et leffort diminue car F2 augmente (seconde quation). Dans le cas prsent nous avons retenu1,5foislalargeurdelasemelle.Afindelimiter lesplastificationslocales,ilauraittplusscuritaire dechoisirunelongueurdediffusionplusfaible.Le calculci-dessusmontretoutlintrtdelintroduction progressive de la largeur de la tle additionnelle, et doncdelaformedeladcoupeAprconisedansle bulletinOuvragesdArtn9[3].

Figure 4 : quilibre des efforts dans la zone de diffusion

Vcorrespondlintgraledeseffortsdescisaillements entre lme et la semelle. Il convient de noter que cetteintgralecomprendletermeVquirsultede ladiscontinuitdelasection. Cetermepeutsexprimerparlarelation

Dalle en bton armLadalleaunepaisseurconstantede24cmavecdes renformis de 4,5 cm dpaisseur laxe des poutres principales, environ 6 cm sur les pices de pont et environ3cmsurlesconsoles(cf.figure5).

avec: M:Momentflchissantdaxelongitudinal I,:inertiedelasectionetmomentstatiquedela semellesanstleadditionnelle I,:inertiedelasectionetmomentstatiquedela semelleavectleadditionnelle En gnral on utilise leffort tranchant pour dimensionner les cordons de soudure, ce terme est alorsnglig.Sonimportancedpenddevariationde laparticipationdelmedanslinertiedelasection. Il est dfavorable en ce qui concerne la soudure me/semelle, mais favorable en ce qui concerne la connexiondeladalle(saufenaboutdeplot). X est leffort global recherch, il correspond lintgrale des efforts de cisaillement entre les deux tles. Pour un cas de charge donn, par exemple louvragevide,ilestfacilementobtenupartirde lasecondequationcorrespondantlquilibredela tleinfrieurecontinue. La recherche de la valeur maximale de X due aux surcharges est plus dlicate car les efforts extrmes dans les deux sections ne sont pas concomitants. Onpeutlestimerenutilisantlatroisimequation en considrant la valeur maximale de F1 et leffort tranchant concomitant. Leffort V est obtenu en multipliantlacontraintedecisaillementcorrespondante parlpaisseurdelmeetparladistanceentrelesdeux sections,letermeVdladiscontinuitpeuttre

Figure 5 : coupe transversale de la dalle sur poutre et pice de pont

Flexion gnraleLa vrification en flexion gnrale est effectue aveclecontrledelacharpentemtallique.Dufait du pianotage lors du btonnage de la dalle, cette vrification est peu contraignante. Par rapport aux anciensrglements,lespratiquessontpeumodifies.Il convientderespecterleferraillageminimumdemand par lEN 1994-2. Le contrle de la fissuration de la dalle est dsormais effectu sous la combinaison frquentedesactions.

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Flexion localePourltudeenflexionlocale,ladalleestmodlise auxlmentsfinisavecunepaisseurconstante.Elleest considresimplementappuyeaudroitdespoutres principales et des lments transversaux supposs infinimentrigides.Vis--visdelaflexionlongitudinale, lapriseencomptedelasouplessedespicesdepont conduirait,danslaxedupont,uneaugmentation desmomentspositifsetunerductiondesmoments ngatifssurappui.Demmelarigiditdeslongrines dancragedesBN4nestpaspriseencompte,cequi estdfavorablepourlapartieenconsole. Le calcul des efforts a t effectu par dplacement etintgrationdeschargessurlessurfacesdinfluence calculessuivantlamthodedcritedanslebulletin Ouvrages dArt n 54 [4]. Le modle utilis par le Stra comprend 4 panneaux de 4,00 m, soit une longueurde16,00m.Lalargeurestcelledeladalleen C0pourtredanslaconfigurationlaplusdfavorable, soit 27,90 m de largeur totale et 18,40m entre poutres. Le sparateur central est considr comme amovibleetleschargesdelaEN1991-2peuventse dplacerlibrementsurtoutelalargeurdutablier.La dalleestmodliselaidedlmentsquadrangulaires 8nudsdetaillevoisinede0,36x0,36mdansla zonelaplusfinedumaillage.Lecoefficientdepoisson estde0,2. Lesprincipauxrsultatsdesmomentsdansladallesont donnsdansletableaun1(repredespointssurla figure6).LeseffortsdusauchargementLM1,tant peudpendantsdelalargeurdutablier,peuventtre rutilisspourunestructureanalogueavecdespices depontdistantesde4,00m.

En outre, ltude a montr que leffort tranchant, dontlavaleurmaximaleQxsurpicesdepontdans laxedelouvrage,figuredansletableau1,diminue rapidementlorsquelonscartedelaxedelapice depont. LesdiffrentesvrificationsdelEN1992-2enflexion localeseuleontteffectuesenprenantencompteles renformissurappuis(lElu,lElscaractristique,le contrledelouverturedesfissuressouslacombinaison frquente).LavrificationlElusestavrelaplus dfavorable.Aveclapriseencomptedesrenformis, lescalculsdonnentdessectionsdacierslongitudinaux suprieursplusfaiblesquecellesdesaciersinfrieurs. Il convient de noter que ce rsultat est obtenu en labsencedesparateurcentral.

Figure 6 : vue en plan de la dalle modlise

Moment (en kN.m/m) 1 2 3 4 5 6 7 8 Qx Mxxsurpicedepont Mxxenextrmitdeconsole Mxxaucentredeladalle Myyaucentredeladalle Mxxaucentredelencorbellement Myyaucentredelencorbellement Myysurpoutre Mxxenextrmitdelencorbellement Efforttranchantsurpicesdepontentre poutres(enkN/m)Myy : moment tansversal

Modle LM1 -60,10 -45,26 71,12 38,07 52,33 30,85 -76,26 66,08 209,15

Poids propre -10,86 -34,16 5,42 1,07 5,71 0,88 -7,68 14,50 17,75

Total -70,96 -79,42 76,54 39,14 58,04 31,72 -83,94 80,58 226,9

Mxx : moment longitudinal

Tableau 1 : moment lEls caractristique Source : valeurs ponctuelles calcules par Sbastien Brisard (Stra)


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Interaction de la flexion gnrale et de la flexion localeConformment larticle 5.4.4 de lEN 1994-2, il convientdecumulerleseffetsdelaflexiongnraleet delaflexionlocaleaveclescoefficientsdecombinaison donnsparlannexeEdelEN1993-2: 100%effetlocal+70%effetgnral, 100%effetgnral+70%effetlocal. Conformment larticle 7.2.1 (alina 8) de lEN1994-2, les contraintes dans les aciers passifs ont t calcules, avec cumul des actions sous combinaison Els caractristique, afin de sassurer quen labsence de redistribution des efforts, il ny avaitpasdeplastification,ouqueleurcontraintene dpassaitpas0,8.fyk.Danscecumulleseffetslocaux sontprpondrants,cequiconduiteffectuerltude aumilieudupanneauetcalculerleseffortsparunit delongueurdedalleencepoint. Concernantlaflexiongnrale,leparagraphe5.4.1.2 (alina8)delEN1994-2indiquequelarpartition des contraintes dans la dalle du fait du tranage de cisaillement peut tre pris en compte suivant le paragraphe3.2.2delEN1993-1-5.Lescontraintes sont alors plus importantes dans laxe de la poutre mixte charge (la poutre principale ou la pice de pont)etdiminuentensloignantdelaxe.Onpeut prendreencomptecettediminutiondanslecalculde la contrainte des aciers passifs au niveau des points tudis,aumilieudupanneauetexcentrsparrapport auxaxesdespoutresoupicesdepont. Enflexionlongitudinale,sousleffetgnral,lalargeur efficace tant gale la largeur totale dans la partie rectiligne,lacontraintedansladalleetlesacierspassifs longitudinaux est rpartie assez uniformment sur toutelalargeur. Par contre pour la flexion transversale, la largeur efficaceestde2,225mpourunedistancede4,00m entre pices de pont. Sous flexion gnrale de la console,lapriseencomptedutranagedecisaillement


donne par exemple une variation importante de la contrainte de traction des aciers transversaux suprieurs reprsente en figure 7 : 146,2 MPa laxedelapicedepontet65MPaentre2picesde pont(pointn7surlafigure6).Onnotequecette dernirevaleurestlgrementinfrieurelacontrainte moyennede81,3MPaobtenueenrpartissantleffort totalsurlalargeurde4,00m.

Bilan des sections darmatures passives en partie droiteCette dernire vrification, avec un simple cumul des contraintes ( lEls caractristique), sest avre plussvrequelescontrleseffectusenconsidrant sparment leffet de la flexion gnrale ou de la flexionlocale. Lessectionsdarmaturespassivesmisesplaceenpartie droitesontlessuivantes: ferraillagelongitudinal: - nappesuprieure: 8HA16/m - nappeinfrieure: 8HA16/m 4HA20/met4HA16/mentrelespoutresdans leszonessurappui ferraillagetransversal: - nappesuprieure: 8HA16/msurlespoutreset8HA14/mailleurs - nappeinfrieure: 8HA14/m. Le cumul des effets a t effectu directement au niveaudescontraintesdanslesarmatures,enprenant encomptelaflexiongnraledunepart,etlaflexion localesanseffortnormaldautrepart. Entudiantsparmentleseffetsgnrauxetleseffets locaux,onngligecertainspoints: le coefficient de poisson nest pris en compte que dansltudelocale, la dforme deffort tranchant qui provoque une flexion de la dalle localement sur appui. Sur les encorbellements, elle est en partie compense par la flexion de la console (au second ordre). Mais entre les poutres principales, avec une forte inertie de lentretoise sur appui, leffet de cette flexion locale est plus important. La dalle tant trs mince par rapport la hauteur de la poutre, cet effet est ngligconformmentlapratiquecourante.Ilserait cependant intressant destimer cet effet qui rgne uniquementsurlentretoisesurappui.Lmeenacier S460supporteeneffetdescontraintesdecisaillement importantes. Par ailleurs, il serait plus logique de cumuler dans la dalle, la traction due la flexion gnrale et le moment d la flexion locale. Avec un calcul en flexioncompose,lescontraintesdanslesacierstendus

Figure 7 : rpartition de la contrainte des aciers transversaux suprieurs autour dune console

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peuventtrelgrementsuprieurescellesobtenues eneffectuantunsimplecumuldescontraintes.Cette lgre diffrence sexplique par le fait que le bras de levier du couple lastique (environ 0,175 m) est lgrement plus important que la distance entre les deux nappes darmatures (0,160 m). La diffrence saccrot lorsque leffort de traction dans la dalle augmente,maisnedpassepas10MPa. Une analyse plus fine du cumul montre que cest lallongement moyen de la dalle qui reste constant plutt que leffort normal. Cet allongement moyen estdlaflexiongnrale,ilestimposladallepar lessemellessuprieures.Prisesparment,laflexion locale provoque un allongement de la dalle en son centredegravit.Maislapplicationdelaflexionlocale cumulenemodifiepaslallongementmoyenimpos parlaflexiongnrale.Dansleszonesoladalleest peutendue,leffetdevotecorrespondantlavaleur moyennedecetallongementcreunelgrerserve descurit.Cetterservediminuelorsquelatraction de la dalle augmente et disparat lorsque la section devient entirement tendue. La prise en compte de la participation du bton tendu sur une fibre et de la compression du bton sur lautre fibre est trop complexe. Cet effet qui est pris en compte dans la flexion gnrale a donc t forfaitairement pondr parlecoefficient0,70. Ltudedeceseffetssecondairesnaputreabordedans lecadredestudesdecetouvrage.Lapriseencompte delundeceseffetsisolspeutsavrerdfavorableou favorable.dfautdtudescomplmentaires,ilest doncprfrabledesommerdirectementlescontraintes dues la flexion locale et celles dues la flexion gnrale (y compris le tension stiffening) suivant la combinaisonindiqueauparagrapheInteractionde laflexiongnraleetdelaflexionlocale.Lecoefficient de combinaison de 0,70 constitue probablement la plusgrandeincertitude.Parcontrelesdformations despoutresdueslefforttranchantpeuventcrerdes flexionslocalementsurlentretoisesurappui.

En flexion, le btonnage en deux phases de la dalle modifie principalement la vrification des aciers longitudinauxinfrieurs.Enphasedeconstruction, lespr-dallessontdabordsoumiseslaflexiondue aupoidsdubtonmouetauxsurchargesdechantier. Elles sont simplement appuyes sur une poutre principaleetdeuxpicesdepont.Pourcettephase,on vrifielescontraintesdanslesarmaturesinfrieureset enfibresuprieuredelapr-dalle.Aprsachvement, la dalle doit supporter la totalit des charges. En service lElu, on ne tient pas compte du phasage deconstructionpourlescalculsdecontraintesdans ladalle.PourlescalculsenservicelEls,ilconvient dadditionner les contraintes obtenues dans les diffrentesphases.

Photo 6 : pr-dalles en cours de pose

Pr-dalles dans la partie courbeDans la partie de largeur variable, la conception de loutil pour dplacer les coffrages devenait trop complexe.Lentrepriseadoncproposderaliserla partiecentraledeladalleentrelespoutresprincipales enutilisantdeuxpr-dallesparticipantesprfabriques de 12 cm dpaisseur courante, avec un clavage au sommetdutoit(cf.photos6et7). Lespr-dallestantparticipantes,lacoutureaudroit delareprisedebtonnageatvrifieenrespectant leparagraphe6.2.5delEN1992-2.Lavrification estfaireavecsoin,leseffortsdecisaillementdoivent tre estims correctement. Les surfaces de reprise doivent tre rugueuses et les valeurs retenues pour cettevrificationsont:c=0,45et=0,7.

Photo 7 : pr-dalles en cours de pose


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Lecumuldescontraintesdanslesaciersinfrieursde ladallesavrescuritaire.Eneffet,lefluagedeladalle entrane une redistribution des efforts dus au poids propre (de lordre de 50%), qui sont initialement repris par la pr-dalle. En flexion locale, pour les combinaisons lEls caractristique en service, les momentspositifsappliqussurladalleterminesont environsixfoisplusimportantsqueceuxinitialement appliqussurlapr-dalle.Cesmomentsdcompriment lazoneinfrieuredeladalle,donclapr-dalle.Leffet du phasage devient moins important, il disparat presquetotalementdansleszonessurappui,lorsque lapr-dalledeviententirementtendue. Enrevanche,avecunbtonnageendeuxphasesdela dalle,ilseproduitunretraitdiffrentielentrelesdeux btonsdgesdiffrents.Lebtondedeuximephase, enfaisantsonretrait,comprimelebtonplusancien enfibresuprieurdelapr-dalleetaugmentedoncla tractiondesaciersinfrieurs.Danslecadreduneprise encompteplusrigoureuseduphasagedebtonnage, ceretraitdiffrentielnepourraitpastrenglig. Danslazonedespr-dalles,leferraillagedeladalle ennappesuprieureestidentiqueceluidelapartie droite.Avecunbtonnageen2phases,larduction des contraintes dans ces aciers est trs faible. En revanche, le cumul direct des contraintes dans les acierslongitudinauxinfrieursaconduitunelgre augmentationdessectionsdanslapartiecentralesitue entrelespoutresprincipales: entrave: (4HA20+4HA16)/maulieude8HA16/m; enzonesurappui: 8HA20/maulieude(4HA20+4HA16).

lgrementlacontrainteadmissible,sionngligela rductiondelarticle6.2.2(alina6)delEN19921-1. Leffort tranchant chute trs rapidement en sloignantdelaxedelapicedepont.Ladiffrence entermesdesectiondacieresttrsimportante.Sila contrainte admissible est dpasse, le calcul suivant larticle 6.2.3 de lEN 1992-1-1 donne une section darmatures deffort tranchant importante. Pour des contraintes infrieures, aucune armature nest requise. Nousavonsdoncconsidrquedesarmaturesdeffort tranchant taient ncessaires proximit des pices depont.Nousavonsadmisuneforteinclinaisondes biellesde=21,8(soitcotan=2,5)quiapermis derduirelasectiondarmaturescalcule.Ellereste cependantassezimportante. Enpratique,outrelescadresdispossau-dessusdela picedepont,nousconseillonsdeprvoiraumoins unefiledecadresdepartetdautre,proximitde lapicedepont.

Dispositions constructivesLesdispositionsconstructivesdesEN1992sontplus exigentes pour les recouvrements des barres de gros diamtre, notamment pour la nappe extrieure (la plusprocheduparementbton).Dansleszonesde recouvrementdebarrestenduesdediamtresuprieur ougal20mm,larticle8.7.4.1(alina3)delEN 1992-1-1demandedeplacerdesbarrestransversales (perpendiculaires)entrecelles-cietleparement.Siplus de50%decesbarressontancresparrecouvrement dansunemmesection,ilconvientdutilisercomme armature transversale des cadres ancrs dans la section. Cesnouvellesdispositionsdevraientconduireune meilleurequalitdesconstructionsdansleszonesde recouvrement: lesenrobagessontsouventmoinsbienrespectsque danslespartiescourantes.Surlesouvragesexistants, on constate que la majorit des dgradations se produisentdansleszonesderecouvrementdesaciers ennappeextrieure; latransmissiondeseffortsentrelesbarresestassure parlquilibredesbiellesdebtonproduitesautour dechacunedesbarres.Lquilibredesbiellesparallles laparoiestbienassurparlesacierstransversaux. Mais lquilibre des bielles perpendiculaires la paroi nest pas toujours assur. Il ne ltait jamais dans les dalles pour des aciers en recouvrement sur lanappeextrieure.Lorsquelediamtredelabarre devenaitimportantparrapportsonenrobage,cette dispositionntaitpassatisfaisante; dansleszonescomprimes,lesbarrestransmettent une partie de leffort de compression de faon

Cisaillements verticaux dans la dalleLa vrification de la rsistance de la dalle leffort tranchant et le dimensionnement des cadres sont effectussuivantlarticle6.2delEN1992-1-1. Dansleszonespeusollicites,ensloignantdespices de pont ou des poutres principales, larticle 9.2.2 de lEN 1992-1-1 prvoit un ferraillage minimum defforttranchant.Laredistributiontransversaledes chargesdansladalletantpossible,onpeutomettre ceferraillageminimalconformmentlarticle6.2.1 (alina 4) de lEN 1992-1-1. Il convient cependant deprvoirunnombresuffisantdarmaturesverticales (aumoins2cadres/m)poursupporterencoursde construction, sans dformations excessives, le poids desnappessuprieuresetdupersonnel. proximitdespicesdepont,laredistributiondes chargesestmoinsvidente.Parailleurs,lescontraintes de cisaillement obtenues une distance gale d/2 de laxe (avec d hauteur utile de la dalle) dpassent

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concentre leur extrmit. Cet effort est accru par le retrait. Il en rsulte des efforts de diffusion importantslextrmitdesbarresdegrosdiamtre. Encomplmentdesdispositionsprcdentes,larticle 8.7.4.2delEN1992-1-1demandedajouterunebarre transversalesupplmentaire,lextrmitdesbarres comprimes,pourreprendreceseffortsdediffusion. Danslecasdunpontmixtepicesdepont,lesbarres lesplussollicitessontlesarmatureslongitudinales, notammentsousleffetdelaflexionlocale.Ilestdonc intressantdavoirunmaximumdebrasdelevierpour les aciers longitudinaux, en les plaant au plus prs duparement,lextrieurdesacierstransversaux.Il nestalorspluspossiblederespecterlesdispositions prcdentes. Le ferraillage longitudinal courant est constitu de barresdediamtre 16mm. Mais dans leszonessur appuietdanslapartiedelargeurvariable(pr-dalles), des barres longitudinales de diamtre 20mm sont misesenplacepourrenforcerleferraillageinfrieur entrelespoutres.Larticle8.7.4.1delEN1992-1-1 nestdoncpasrigoureusementrespect.Nanmoins, lamajoritdesbarresayantundiamtrede16mm, cette disposition a t accepte. Il a cependant t demand que la proportion de barres avec recouvrementdansunemmesectionnedpassepas 50 %. En outre les recouvrements sont dcals de 0,30foislalongueurderecouvrement,conformment auschma5.5auparagraphe5.3.bduchapitre8du guide mthodologique Eurocode 2 du Stra [5]. LesdispositionsimposesparlEurocode2,vis--vis desrecouvrements,sontrsumesdansletableaude larticle5.4duchapitre8decemmeguide.Onvoit que lon se situe majoritairement dans le 1er cas du tableau,etdansle2ecassurquelqueszones. Lesarmaturestransversalessontplacesendeuxime lit,lintrieurdesbarreslongitudinales.Danscecas, lerecouvrementdetouteslesbarresdansunemme sectiondevientalorspossible.Laconfigurationpermet de placer des cadres dans la zone de recouvrement, commedemandparlEN1992-1-1.Cettedisposition apermisdefaciliterlamiseenuvreduferraillage transversalsurchantier.Parailleurs,lamiseenplace

detirettesestpossibleetapermisdefaciliterlamise enplacedescadresautourdesacierstransversaux,dans les zones de recouvrement. (ou lenfilage des barres danslescadres,enfonctionduphasagederalisation duferraillage).

Mise en uvre du ferraillageLe ferraillage de la partie droite est en partie prfabriquetposlavancementindpendamment du btonnage par plots. La longueur de chaque tronon est de 11,20m, du fait des recouvrements (cf.figure8). Laprfabricationdegrandescagescorrespondantla pleinelargeuroulademi-largeurdutablieraurait ncessitunegruedefortepuissance.Lentreprisena pas souhait approvisionner un tel quipement qui nauraitpucirculerquedunseulcotdutablieret quilauraitfallureplierencasdecrue. Laprfabricationsestdonclimitecellede: 2 poutres poses sur la semelle suprieure des poutresprincipales,constituesdescadresetdebarres longitudinalesintrieures; 2poutreslatralesconstituesdescadresetdesbarres longitudinalesintrieurespourlalongrinedeBN4. Danslapartiecourante,entrecescagesprfabriques, lassemblageseffectuedanslordresuivant: pose des barres longitudinales infrieures dune longueurde12m; pose des poutres transversales comprenant les cadres; pose des barres longitudinales suprieures de 12m. Pourassurerlacontinuitdesbarrestransversales,des tirettesentoitsontplacesdanslaxedelouvrageen recouvrementaveclesbarresinclinessuivantlapente transversale. Laposesepoursuitparlamiseenplacedeslments dutrononsuivant.Unplatelageestncessairepour assemblerlesdiffrentslments.

Figure 8 : schma de principe de la pose transversale des cages darmatures


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Pourassurerlacontinuitdespoutressurlessemelles suprieuresetauniveaudeslongrinesBN4,destirettes sontmisesenplace,sansdcalage,enrecouvrement avec le ferraillage longitudinal intrieur. Cette dispositionestacceptabledanslamesureocesaciers sonttenuspardescadresetlesconnecteurs. Concernant les aciers longitudinaux principaux, il est ncessaire de dcaler les zones de recouvrement comme indiqu au paragraphe prcdent. Pour les cages des encorbellements et de la partie centrale entrepoutre,parrapportausensdepose,lesaciers longitudinaux sont donc dcals vers lavant pour lesbarresinfrieures,et,verslarrirepourlesbarres suprieures. Avec un ouvrage de ce type, avec pice de pont et console, la principale difficult, lors la pose des lmentsprfabriqusduferraillage,estlaprsencedes nombreuxconnecteurssurlespoutresetlespicesde pont.Unefoisposs,ilnestpluspossiblededplacer horizontalement les lments pour les imbriquer. La pose des lments prfabriqus ne peut donc se fairequeverticalement.Cependantlaprfabrication de cages de pleine largeur ou de demi largeur reste possibledufaitquelonpeutajouterdestirettesdans leszonessingulires:surlespoutresetdanslescadres deslongrinesdeBN4.Lafigure9suggreunprincipe deposedescagesdarmaturesprfabriques

tredemandslorsquellessontennappeextrieure, quelquesoitleurdiamtre. Ltudedelaflexionlocaledeladalledoitaccompagner ltudedelaconnexion,pourviterdedevoirrenforcer ultrieurement le ferraillage par des barres de diamtresuprieur16mm.Lpaisseurdeladalle estauminimumde24cm.Danslesannes70,cette paisseurtaitengnralde22cm,maislenrobage taitalorsde2cm.Laugmentationdubrasdelevier estdonctrsrduite.Pourviterdesbarresdediamtre suprieur16mm,ilconvientsurtoutdechoisirun phasagedebtonnageefficace(pianotage).Onpeut galement envisager de rduire la distance entre les barres dacier, ventuellement paissir la dalle, ou, diminuer lgrement la distance entre les pices de pont. Il convient de noter que, compte tenu de la limitation12mdelalongueurcourantedesbarres, unedistancevoisinede3,75mentrepicesdepont permettrait de retrouver des dispositions analogues surtoutelalongueurdelouvrage. Dautrepartlabout,pourrduireleseffortslocaux prsdesjointsdechausse(effetdynamiqueetabsence decontinuit),ilestprfrablederduireladistance entre les 2 premires pices de pont, de lordre de 3,50maulieude4,00menpartiecourante,etdavoir uneplusgranderigiditsurlapremireconsole.

Enseignements tirer sur les dalles en bton arm avec pr-dallesDanslespontspicesdepont,lefaitdeplacerles barres longitudinales, les plus sollicites, en second lit, semble plus satisfaisant. Mais cela diminue leur efficacit et augmente donc fortement les quantits dacier ou lpaisseur de la dalle. Pour conserver les dispositions habituelles, il convient de profiter de leffet de seuil de lEurocode, et donc, de limiter 16mmlediamtredesbarreslongitudinales.Dansle casprsent,ilfautprvoirunminimumde8barres HA16parmtre.Lesrecouvrementsalternsdoivent

Figure 9 : schma de principe de la pose longitudinale des cages darmatures

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ConclusionLesEurocodesconduisentunelgreaugmentation delacierdecharpentepourlesouvragesbi-poutres, principalementdufaitdelaugmentationdescharges routires sur la voie conventionnelle n1. Pour les ouvragesdegrandelargeur,ladiffrencerestefaible. Les justifications sont plus importantes pour la charpente mtallique, principalement en ce qui concernelesrisquesdinstabilitetleseffetsdusecond ordre. Concernantladalledesouvragesmixtespicesde pont, le cumul des efforts locaux et gnraux sous combinaison Els caractristique savre lgrement plusdfavorable.Lesdispositionsconstructivespour lesrecouvrementsdesbarresextrieuressontbeaucoup plus contraignantes ds que leur diamtre dpasse 16 mm. Il convient donc de limiter le diamtre de ces barres 16 mm. Dautre part, une rflexion est ncessaire sur les modes de prfabrication et dassemblage. Cela conduira une volution des mthodesdassemblagesetcertaineshabitudespasses peusatisfaisantesdevronttreabandonnes

Rfrences bibliographiques[1] Bulletin Ouvrages dart n62 du Stra de novembre2009 [2] Conseil pour lutilisation des programmes de rseauxdepoutres-PRP75-Stra [3]BulletinOuvragesdartn9duStradejanvier 1991-articledeJacquesBerthellemy [4]BulletinOuvragesdartn54duStrademars 2007 [5] Guide mthodologique Eurocode 2 du Stra -Applicationauxponts-routesenbton

Principales quantits pour le tablierAcierS355pourcharpente AcierS460pourcharpente Peinture/Protectionanti-corrosion Coffrageduhourdis Btonpourlehourdis Armaturespassivespourlehourdis 2900tonnes 1330tonnes 35000m2 14300m2 4150m3 1140tonnes


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INCIDENTS, TEChNIQUES PARTICULIRES RPARATIONS

Mission post-sismique Cete Mditerrane - StraSisme de lAquila du 6 avril 2009AurlieVivier,DenisDavi

IntroductionLe tremblement de terre a eu lieu dans une valle de la chane appennine, prs de la ville de lAquila (cf. figure1) le 6avril 2009 3h32. Le sisme, de magnitude, Mw de 6.3, a t ressenti jusqu Romeunecentainedekilomtresetafaitplusde 350victimes. Denombreuxbtimentsetmaisonsindividuellesont ttouchs(15000dtruitset10000rparer)et denombreuseschutesdeblocsetglissementsontt observsunpeupartoutdanslargion.

Le Centre dtudes Techniques de lquipement (Cete) Mditerrane, en collaboration avec le Servicedtudessurlestransports,lesroutesetleurs amnagements (Stra), a mis en place une mission post-sismique afin de tirer les leons de ce sisme. Cettemissionsestdrouledu11au16mai2009et tait compose de 7 personnes : Christian Thibault (LrpcdeNice),LucieChever(CeteMditerrane/ Drec/Sbc),RemiChaille(CeteMditerrane/Drec/ Sbc), Franois Dunand (Goter), pour ltude des btiments et David Criado (Lrpc Aix), Denis Davi (Cete Mditerrane/Dcedi/Doa) et Aurlie Vivier (Stra)pourltudedesouvragesdartetdesmursde soutnement. Noustenonsremercierlesautoritsitaliennesainsi quelesquipesdesecourspourleuraccueiletpour nousavoirpermisdaccderauxdiffrentssites.

Caractristiques du sismeUne puissance avreLe tremblement de terre qui a frapp la rgion des Abruzzes sest traduit par de nombreuses secousses, dontquatredefortemagnitude: 6avril:MW=6.3 7avril:MW=5.5 9avril:MW=5.4etMw=5.2 Lespicentresdecessecoussestaientdesprofondeurs relativement faibles de 8 16 km, ce qui explique en partie les importants dgts dus aux ondes de surfaces.Figure 1 : localisation et magnitude des secousses sismiquesSource : Ingv

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Mission post-sismique Cete Mditerrane - Stra Sisme de lAquila du 6 avril 2009

De plus, les niveaux dacclration enregistrs sont importants (cf. figure 2) puisque les acclrations au rocher atteignirent des valeurs jusqu 6.7m/s etlacomposanteverticaletaitlocalementtrsforte (1.2foislacclrationhorizontale). Il est intressant de comparer cette acclration mesurelacclrationrglementaire.Selonlacarte dezonagesismiquedelazone,lAquilaestenzone1 (risque lev) ce qui correspond une acclration nominale de 2.5 3 m/s. Le sisme subi tait donc environ deux fois plus violent que le niveau rglementairevis--visduquellesconstructionsneuves doiventtredimensionnes.LestudesduLaboratoire deNiceontenoutremontrlimportancedeseffets desitesurlazone(cf.figure3).LavilledelAquila repose sur des dpts alluvionnaires rcents comme unegrandepartiedelavalle.LesvillagesdOnnaetde Fossareposentquanteuxsurdessolsdetypelimons. Uneamplificationde23foislacclrationaurocher atobservedansceszonesdesolsalluvionnaires. Lesouvragesdart,aummetitrequelesbtiments et habitations individuelles (qui ont subi un sort beaucoupmoinsfavorable),ontdonctlargement etindniablementmislpreuve.

PGA(gal)

Temps(s)Figure 2 : acclrogramme du sisme du 6 avril 2009 Source : daprsles donnes de lIngv

Figure 3 : valeur des pics dacclration (Pga) relevs aux stations du rseau de Roio, rplique du 18 avril 2009, MI = 3.8 Source : rapportEtienne Bertrand (Lrpc de Nice)

Une forte directivitLes tmoignages mentionnent une forte directivit NE-SO, confirme par les mcanismes de faille reprsentssurlacarte(cf.figure4).

Un spectre basses priodes Lerapportreport_RAN_20090406fournitlesspectres (cf.figure5)correspondantsausismedelAquila. Nous pouvons observer que le spectre a un fort contenuauxbassespriodes.Lesgrandsouvragesont unepriodede1,5senviron,ilssesituentdoncsurla branchedescendanteduspectre,avecuneacclration divisepar68parrapportaupic,soitenviron1m/s aurocher.Parcontre,lesconstructionsindividuelles sontbeaucoupplusraides,avecdespriodesautour de0.4spourlesbtimentsde4tages,soitauniveau duplateauduspectre.

Figure 4 : mcanisme de failles Source : daprs Emsc

Figure 5 : spectres du sisme : noir : code italien ITA08 GMPE, rouge et bleu : sisme, vert : EC8 Source : daprs le rapport report_RAN_20090406

Priodes(km)

Priodes(km)

Priodes(km)

Priodes(km)


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Comportement gnral des itinraires routiers et dgts observs sur les ouvrages dartChoix des itinraires dtudeLerseaustructurantdelargiondelAquila,estle suivant,(cf.figure6): A24autoroutereliantRomeTeramo:LA24est une autoroute compose de nombreux ouvrages et tunnels,notammentautourdelAquila.Seulsquelques ouvragesonttfaiblementendommags; SS80 route nationale reliant Teramo lAquila : LaSS80estunerouteencaissedemontagne,quia tcoupepardeschutesdeblocsetglissementsde terrain,seulunpontenmaonnerieatendommag ainsi que quelques murs de soutnement. Elle est redondante avec lA24 pour laccs depuis la cte adriatique,cequifavoriselacheminementdessecours encasderupturedundesdeuxaxes; SS17routenationalereliantRietiPopoli:LaSS17 est une route de valle peu encaisse qui comporte donc peu douvrages dart. Nous navons pas relev de dommages sur les ouvrages, les murs ou deffets induitssurcetitinraire; rseau secondaire reliant les villes et villages de la valle et le centre de lAquila : Des ouvrages endommagsnousavaienttsignalssurcesroutes (prs de Onna et de Fossa) ou dans le centre de lAquila,nouslesavonsgalementinspects. Notre analyse sest donc focalise sur les 3 axes principaux de desserte de la zone, sur un rayon de lordrede40kmautourducentredelAquila.Nous avonschoisicesitinrairescarilscaractrisentlerseau structurantdelargionetdevaientpermettrelaccs dessecoursdepuistoutelItalie.Deplus,ilstaient trshtrognes,cequitaitintressantentermesde comportements. Enfin ces itinraires prsentent de nombreusessimilitudesavecceuxdelargiondeNice (urbanisme,A24-A28,SS80-ValleVar/Tine).

Figure 6 : rseau routier autour de lAquila Source : Stra

Analyse des dgts observs par typologie douvrages rencontrsLestypologiesdouvragessontvariesdunitinraire lautre. Autoroute A24 SurlAutorouteA24,lesdixouvragesinspectstaient essentiellement des Vipp, des ponts nervures et caissonsenbtontravesindpendantesdatantdes annes70etenassezbontatgnral(cf.figure7).Figure 7 : reprage des ouvrages sur lA24 Source : Stra

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Pont 1

Pont 5

Pont 3

Figure 8 : grands viaducs de lautoroute A24 Source : Cete Mditerrane, Stra

Parmi les ouvrages les plus marquants, figurent des viaducsdegrandelongueuretdontlahauteurdespiles peutatteindrejusqu40m(cf.figure8).Cesouvrages prsententpourlaplupartdesbutesparasismiques de blocage transversal du tablier, tmoignant de la priseencomptedusismelorsdeleurconstruction. Ilssontentrsgrandemajoritconstitusdetraves indpendantes bloques longitudinalement par un dispositif mtallique sur un des appuis et libres sur lautre du fait de lemploi dappareils dappui crmaillre permettant les mouvements de rotation etdetranslationdanslaxedelouvrage(dilatations thermiques)(cf.figure9). Lesautresouvrages,detailleplusmodeste,reposent gnralementsurdesappareilsdappuienlastomre frett.

Lesouvragescourantsdepetitesdimensions(deune troistraves)nontsubiaucundommage. Concernant les grands viaducs situs dans la partie Norddutrononautoroutier,nousavonsrelevtrs peudedgtslexceptiondequelquesclatements du bton denrobage des piles (cf. figure 10), sans quil soit facile de dterminer si cet clatement est d au sisme ou la corrosion (le sisme ayant alors seulement fait seffondrer des morceaux dj partiellementdcrochs). Seule la section en pied de la pile la plus haute du pont1(40menviron,cf.figure10photo3)semble indiquer que la section de bton arm a subi des sollicitations importantes (endommagement plus profond par compression du bton sous leffet du momentflchissant).

Figure 9 : appareils dappui frquemment rencontrs sur les ouvrages de lA24 (noprnes et crmaillres) Source : Cete Mditerrane, Stra

Figure 10 : pont 1 de lA24, clatement du bton denrobage Source : Cete Mditerrane, Stra


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Figure 11 : pont de la bretelle de lchangeur de lAquila ouest A24 Pont 11 ( gauche) Pont 12 ( droite) Source : Cete Mditerrane, Stra

ConcernantlesouvragesdutrononOuest,notamment surleviaducdelabretelledelchangeurdelAquila Ouest(cf.figure11,A24Pont11),nousavonsobserv destracesdechocsentretraves(audroitdesjoints dechausses)etauniveaudescules.Seloncertains tmoignages,laroutetaitenescalier.Lehourdis suprieur tant constitu de dalles prfabriques, celles-ciontpusemettreentoit(pianotage)suiteaux mouvementsdesdiffrentestraves,cequiancessit delesremettreleurplaceetderefairelenrob.Si lescaissonsdesdiffrentestravesnontglobalement pas subi de dcalages importants, certains appareils dappui en lastomre prsentent en revanche des dformations rsiduelles potentiellement dues au sisme. Un entrechoquement longitudinal de traves a galementtobservsurlepont12(cf.figure11), malgrlaprsencedebuteslongitudinales.Lesbutes taienteneffetvisiblementtropfaiblespourretenir louvrage.Lesautresouvragesnontpassubidedgts, malgrdeshauteursdepilesetdeslongueursdetraves similairesetsouventenlabsencedebutes. Dans la direction transversale, nous navons pas observ de dommages notables. Lorsquil y avait des butes transversales, celles-ci ont gnralement conserv leur jeu. Seul louvrage de la bretelle de lchangeur dAquila ouest (A24 Pont 4), a subi un lger dcalage transversal dune des traves, mais il nestpassrquecelasoitimputableausisme. Route nationale SS80 Nous avons inspect onze ouvrages sur la SS80 (cf.figure12). Deux typologies douvrages sont observablessurcetitinraire: Pontsenmaonnerie Ces ponts de pierres ou de briques sont constitus duneouplusieursvotes.Ilssontdedimensionstrs variables. Ils ont t construits avant les annes 70 etdoncavantlespremiresrglesparasismiques.Ils prsententuntatdesantrelativementcorrectpour cetypedestructure;

Pont en arc bton, Vipp portique bton, pont votebton Cesouvragesenbtondetypologieunpeuparticulire sesituentsurdesaxesissusdelaSS80etfranchissant larivireenfonddevalle.Ilsdatentprobablement desannes70etprsententuntatdesantvariable selon les ouvrages, les pathologies rencontres correspondantlaplupartdutempsdescaillements dubtondenrobageprovoqusparlacorrosiondes armatures.

Figure 12 : reprage des ouvrages sur la SS80 Source : Stra

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Figure 13 : pont en maonnerie SS80 km 20 Source : Stra

Nousavonsrelevdesfissuressurlestympansetdes chutes de blocs au niveau des murs latraux et des tympansdespontsenmaonnerieavecpidroitsetde hauteursuprieure9m(PontsSS80km20,SS80 km44,SS80km55). Dans cette catgorie douvrages, celui qui a le plus souffertdusismeestsanscontestelepontsituau km 20 (cf. figure 13), dont un tympan entier sest effondrconduisantlacoupuredelacirculationsur lamoitidelachausse. Encequiconcernelepontenarcbton(SS80km43), leVippportiquebton(SS80km35)etlepontvote bton(SS80km44),peuoupasdedommagesontpu trerelevs,malgrunetypologieapriorivulnrable etuntatdecorrosionparfoisavancdanscertaines sections critiques censes participer la reprise des effortshorizontaux. Seullepontvotesbton(cf.figure14)prsentait un clatement du bton denrobage au niveau dune des trois votes, ainsi quau niveau dun des pidroits.Ilestpossiblequecesdgtssoientdusla secoussesismique.Aucunlmentconcretnepermet nanmoinsdeconfirmercettehypothse. Route nationale SS17, centre de lAquila et routes secondaires LaSS17,dontletracsesituedanslavalle,possde relativement peu de ponts (cf. figure 7, paragraphe Analysedesdgtsobservspartypologiedouvrages rencontrs).Nousavonsinspectcinqouvragessur cet itinraire ainsi que dans le centre de lAquila et surlesroutessecondaires.Deuxtypologiesdouvrages sedistinguent: Pontsenmaonnerie Ces ponts de pierres ou de briques sont constitus duneouplusieursvotes.Ilssontdedimensionstrs variables.Ilsonttconstruitavantlesannes70et doncavantlespremiresrglesparasismiques.Comme lesouvragesdelaSS80,ilsprsententuntatdesant relativementcorrectpourcetypedestructure;

Vippetpontsnervures LesdeuxpetitspontsprsdeOnnaetFossa,sansdoute lesplusendommagsparletremblementdeterrede lAquila,demmequeceluicouplacirculationdans lecentredelAquila,entrentdanscettecatgorie.Ils datentdesannes70etsontenassezbontatgnral mme si des traces de corrosion des armatures sont visiblesencertainsendroitsdelastructure.

Figure 14 : pont votes bton (Pont SS80 km 44)Mditerrane, Stra

Source : Cete


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Figure 15 : pont de lAquila centre Source : Cete Mditerrane, Stra

Les ponts en maonnerie identifis sur la SS17 taientleplussouventsanspidroitsetprsentaient deshauteursrduitesparrapportceuxdelaSS80. Aucun dommage na t observ sur ces ouvrages (SS17Pont9),exceptsurlePont6,quiprsentait unclatementdetympan. LepontdelAquilacentre(cf.figure15,photos1et3), prsentedesmarquesimportantesdentrechoquement lon

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