Cours

Conception des ponts

SOMMAIRE

CHAPITRE I : GENERALITES ET CLASSIFICATION DES PONTS

1- Définitions 2- Principes et éléments fondamentaux dans l’étude des ponts 3- Classification des ponts

CHAPITRE II : LES DIFFERENTES PHASES DANS LA DEMARCHE DU CONCEPTEUR

1- Démarche du concepteur 2- Recueil des données préalables au choix du type d’ouvrage

CHAPITRE III : LES TABLIERS DES PONTS

1- Tabliers de ponts courants – éléments de dimensionnement 2- Tabliers des grands ouvrages

CHAPITRE IV : FONDATIONS – PILES ET CULEES

1- Généralités 2- Fondations 3- Les appuis de ponts – les piles 4- Les appuis de ponts – les culées

CHAPITRE V : LES EQUIPEMENTS DES OUVRAGES D’ART

1- Définition générale 2- Les différents équipements des ponts et leurs rôles


CHAPITRE I : GENERALITES ET CLASSIFICATION DES PONTS 1- Définitions Pont = Ouvrage de franchissement d’un obstacle par une voie portée Obstacle = Naturel (cours d’eau ou dépression du sol)


Obstacle = artificiel (routes, autoroutes, voies ferrés, agglomération, carrefour)



Voie portée = Route (pont route), voie ferrée (pont rail), voie piétonne (passerelle), voie d’eau (pont canal)


De part la taille du pont, on distingue : - le ponceau : pont de petite dimension buse ou dalot

- le viaduc : pont à grandes hauteur et longueur

- la passerelle

-


Eléments d’un pont :

1- Tablier : Plateforme horizontale supportant la voie portée Intrados : Face inférieure du tablier Extrados : Face supérieure du tablier 2- Appuis : Elément de liaison supportant le tablier par l’intermédiaire d’appareils d’appui et transmettant les efforts vers la fondation 3- Fondations : Elément de liaison et de transmission des efforts des appuis vers le sol .Elles peuvent être superficielles ou profondes Notions d’axe L’axe longitudinal est l’axe principal de l’ouvrage, suivant généralement celui de la voie portée. L’axe transversal est l’axe perpendiculaire à l’axe longitudinal.


Biais : angle (exprimé en grades) entre l’axe longitudinal et les lignes d’appui Ouvrage droit : biais = 100 Gr Ouvrage biais : biais < 100 Gr Le biais peut être constant ou variable Longueur, Portée et Ouverture Longueur : distance entre les joints de chaussée extrêmes s’i en existe, sinon c’est l’ouverture totale + 1m Travée : Partie comprise entre 2 appuis successifs. Portée : Distance entre deux lignes d’appui successives, ou entre les centres de gravité de deux sections d’encastrement successives Ouverture : Distance libre entre les parements de deux appuis successifs

Appuis extrêmes : culées


Appuis intermédiaires : piles


2- Principes et éléments fondamentaux dans l’étude des ponts

« AVANT ET AU DESSUS DE TOUT CALCUL, REGNE L’IDEE, QUI MODELE LE MATERIEL ET LUI DONNE SA FORME RESISATNTE, AFIN QU’IL

PUISSE ACCOMPLIR SA MISSION »

1- Objectivité : analyse rationnelle des situation en dehors de toute influence (Opportunité d l’ouvrage, compromis entre tracé et pont)

2- Fonctionnalité : assurer le franchissement, porter les voies et libérer le passage.

(sécurité, confort , navigation, passage piéton, piste cyclable …)

3- Stabilité : à l’état limite ultime et à l’état limite de service/ Stabilité d la fonctionnalité et de l’esthétique.

4- Rationalité : compromis entre coût de la construction et de l’entretien

5- Originalité : innovation et création au niveau de la structure, des matériaux et de

modes de construction.

6- Esthétique : intégration dans le site et aspect des surfaces vues.


3- Classification des ponts a- Suivant la nature de la voie portée Pont rail, pont route, pont canal, passerelle b- Suivant le matériau principal Ponts en bois : premiers ponts, ponts provisoires : petites portées et entretien important Ponts en maçonnerie : 180 ans de moyenne d’âge, majorité du parc d’ouvrages d’art, généralement ponts voûtes. Ils peuvent être plus pérennes s’ils sont bien

conçus et bien protégés des infiltrations des eaux. Ponts métalliques : en fonte, en fer et puis en acier : grandes portées structures légères mais entretien important. La construction des ponts en fonte a démarré avec le début de l’industrie sidérurgique vers la fin du XVIII ème siècle. Le fer a remplacé la fonte vers le milieu du XIX ème siècle avant d’utiliser l’acier vers la fin du XIX ème siècle.


Pont en béton armé : depuis la fin du XIX ème siècle. En 1849, Lambot construit la première barque en béton armé.


1875 : Premier pont en béton armé en France construit par Monier (Passerelle sur les douves)


1892 : Hennebique dépose un brevet pour type de poutre en T et construit les premiers ponts de ce genre entre 1892 et 1900 ( Perpignan et Chatellerault)


Pont en béton précontraint : depuis 1928 et l’invention de freyssinet


Pont mixte : en béton et en acier


c- Suivant le fonctionnement mécanique

Les ponts à poutres : réaction d’appui verticale , éléments porteurs du tablier en flexion

travées indépendantes ou continues, bowstring, haubans les ponts à poutres peuvent être à travées indépendantes, continues ou cantilevers, à hauteur variable ou constante.

Pour les ponts bowstring, la poussée de l’arc est équilibrée par un tirant au niveau du platelage.

Les ponts à haubans peuvent être à une seule nappe centrale ou à deux nappes latérales. Les haubans peuvent être parallèles en harpe ou convergents en éventail. Le tablier est l’élément porteur considéré comme appuyé su des appuis fixes (les pylônes) et des appuis élastiques (les haubans)


Les ponts en arc : Composante horizontale de la réaction d’appui, éléments porteurs en compression Pont en arc à trois articulations pour les mauvais sols Ponts en arc à 2 articulations pour les ponts métalliques Pont en arc encastré en béton pour un bon sol


Les ponts à béquilles : droites ou inclinées et portiques. Ils fonctionnent comme un arc à éléments rectilignes

Les ponts suspendus : éléments porteurs (câbles) en traction, structures légères. Les câbles peuvent être ancrés dans n massif ou dans la poutre de rigidité.


Les ponts mobiles : pour les besoins de la navigation Ponts levants


Ponts tournants

Ponts basculants


d- Suivant le mode de construction

Sur cintre fixe


Sur cintre mobile


Par encorbellements successifs





Par poussage



Par rotation



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I- INTRODUCTION La conception d’un pont est une démarche itérative dont l’objectif est l’optimisation technique et économique de l’ouvrage projeté vis-à-vis de l’ensemble des contraintes. Elle est menée par une équipe multidisciplinaire regroupant : hydrologue, hydraulicien, géotechnicien, géologue, ingénieur structures, architecte, etc.. La démarche du concepteur se décompose en général en trois phases : 1- Reconnaissance du site et recueil de toutes les données du projet 2- Choix de la solution répondant au mieux aux différentes contraintes 3- Etude détaillée de la solution choisie II- RECUEIL DES DONNEES La conception d’un pont est conditionnée par un certain nombre de données et de contraintes. Elles sont de deux types : 1- Contraintes ou données naturelles qu’il est nécessaire de respecter et qu’il n’est pas

possible de modifier. 2- Contraintes ou données fonctionnelles fixées par le maître d’ouvrage. Ces contraintes et données doivent être recueillies au démarrage du projet. Un oubli ou une négligence de l’une d’entre elles pourrait conduire à la modification complète du projet. II.1 Données naturelles ou d’origine naturelle

C’est l’ensemble des données imposées par le site. Elles sont de plusieurs types : climatiques, géologiques, topographiques, géotechniques, hydrologiques et hydrauliques.

- données climatiques, en particulier, les relevés pluviométriques, si elles existent, leurs interprétations statistiques ;

- données hydrométriques ou relevés des stations de jaugeage. - Données hydrauliques directement exploitables ou extrapolables au site de l’ouvrage

(cas de très grands cours d’eau). Leur recueil suit, en général, la démarche suivante :

a- Visite du site et enquête locale : Il s’agit de recueillir toutes les informations indispensables pour engager l’étude :

- topographie du site, - sa géologie superficielle (affleurement de rocher), - s’informer sur les modifications du site en fonction du temps (déplacement du cours

d’eau, érosion, etc…) - repérer et examiner les ouvrages avoisinants et recueillir la documentation les

concernant,


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- s’assurer des possibilités d’accès au site, - repérer les emplacements d’installation et de stockage des matériaux et des aires de

préfabrication éventuelles. - S’il s’agit d’un ouvrage de franchissement d’un cours d’eau :

o s’informer auprès des riverains et des services communaux : ! Des limites d’inondation, ! Des niveaux des plus hautes eaux atteintes par des crues

exceptionnelles, ! De la stabilité du cours d’eau et de son régime d’écoulement, ! De projets éventuels de rectification ou d’approfondissement du lit ! De projets de construction de barrages, de canaux, etc..

o relever les stations pluviométriques ou hydrométriques proches du site de l’ouvrage ou dans le même région, le Qmax et les laisses de crue.

- Fixer l’emplacement de l’ouvrage, pour ce faire, il faut :

o Esquisser pour chaque emplacement un ouvrage et un tracé et évaluer les

conséquences de chaque solution o Eviter le plus possible les ouvrages très biais. Le coût des ponts croit

considérablement avec le biais lorsque ce dernier est très prononcé. o Eviter le plus possible les ponts courbes. Ils engendrent des difficultés de

définition géométrique entraînant des risques plus importants d’exécution imparfaite et des suppléments de dépenses de diverses natures.

o Choisir un nouvel emplacement, de préférence à l’amont, pour la reconstruction d’un ouvrage existant. L’écoulement ne sera pas perturbé par l’ouvrage existant. Ce dernier, servira pour la déviation provisoire et les fondation du nouveau pont ne seront pas gênées par celles de l’existant

b- Etablissement des plans côtés :

L’emplacement du pont étant connu, il faut :

- se procurer les cartes topographiques de la région concernée par l’ouvrage (cartes topographiques au 1/100000 ou 1/50000),

- établir les plans côtés (1/200 ou 1/500) selon les cas, - établir un profil en long du terrain naturel dans l’axe de l’ouvrage, - établir plusieurs profils en travers à l’amont et à l’aval de l’axe de l’ouvrage.

Ces plans côtés seront rattachés au système de triangulation NGM et aux coordonnées Lambert. Si aucun repère de rattachement n’existe dans la région, on pourra prévoir, provisoirement, un rattachement à des points fixes qui ne risquent pas la destruction.

c- Données hydrologiques et hydrauliques Dans le cas où l’ouvrage franchit un cours d’eau, on a besoin de déterminer :

- le débit de projet - les plus hautes eaux et plus basses eaux PHE, PBE


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1. Débit de projet :Calcul hydrologique

1.1 La détermination du débit de projet commence par la délimitation du bassin versant.

• Définition :

- Hydrologie (théorie) : totalité de la surface qui contribue à l’écoulement en une section donnée d’un cours d’eau.

- Topographie (pratique) : zone délimitée par la ligne de crête tracée à partir de l’emplacement de l’ouvrage (intersection du cours d’eau avec le tracé)

• Délimitation - Sur des cartes topographiques au 1/5000e pour des BV de quelques km² de surface - Sur des cartes topographiques au 1/50 000e pour des BV de dizaines ou centaines de km²

de surface

• Caractérisation - La surface : la surface délimitée sur les cartes topographiques relevée au planimètre. - La longueur : la longueur du trajet le plus long qu’une goutte d’eau est susceptible de

parcourir entre son point de chute et sa sortie du BV. - La pente : la pente d’une droite qui délimite avec le profil en long du BV deux surfaces

égales.


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Plan de BV


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1.2 Après la délimitation du bassin versant, et en fonction de l’existence ou non de stations de la météo nationale ou de la direction de l’hydraulique dans la zone d’étude, il sera procédé au calcul du débit de projet par :

• Formules déterministes : Pluie – débit : si l’on dispose des données pluviométriques des stations de la météorologie nationale. Formule rationnelle : Valable pour les petits bassins versants Q= 0.277 * C * I * A C : coefficient de ruissellement A : superficie du BV I : intensité de pluie Débit – Débit : si l’on dispose des données hydrométriques des stations de l’administration de l’hydraulique. Valable pour les grands bassins versants : Ajustement statistique des séries de données disponibles suivant différentes lois (Gumbel, Gauss, Goordich, Pearson III, etc)

• Formules empiriques : (voir Annexe I) Si l’on ne dispose d’aucune donnée pluviométrique ou hydrométrique ou si la durée d’observation et d’enregistrement est insuffisante. Certaines règles s’imposent lors de l’utilisation des différentes formules, afin d’estimer convenablement le débit de projet. En premier lieu, il faut connaître le domaine d’utilisation de chaque formule et tenir compte des réserves émises concernant son utilisation. L’utilisation de plusieurs formules est conseillée pour analyser les résultats, éliminer les valeurs jugées peu probables et retenir la valeur moyenne. En pratique, tous les résultats doivent être soumis à l’esprit critique de l’ingénieur et à son expérience • Crue de projet En fonction de l’importance du cours d’eau et de la route (trafic, classement) et en tenant compte de considérations d’ordre économique et social, l’administration définit la période de retour à retenir pour chaque projet. Un débit de période de retour T, est un débit dont la probabilité d’occurrence est de 1/T.


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2- PHE : Calcul hydraulique

L’étude hydraulique d’un ouvrage de franchissement routier, en une section déterminée d’un oued, est réalisée dans le but de conférer à la structure une ouverture et un gabarit suffisants pour faire évacuer la crue de projet arrêtée par l’étude hydrologique.

Elle s’occupe d’analyser l’écoulement à l’intérieur de l’ouvrage et son effet sur toute la structure en tenant compte des conditions d’entrée et de sortie et du lit de l’oued à l’amont et à l’aval de la section de franchissement.

Différentes données sont à recueillir du site :

1- les coupes transversales du lit de l’oued au niveau de la section de franchissement et

en d’autres sections à l’amont et à l’aval de celle-ci, doivent être déterminées minutieusement par un levé topographique précis.

2- Une étude granulométrique du lit et des berges du cours d’eau est à réaliser afin d’estimer la rugosité du lit et donc son influence sur l’écoulement.

L’étude hydraulique se fait en deux phases principales :

2.1 Détermination des plus hautes eaux sans ouvrages

Le calcul de la côte des PHE est mené suivant la formule de Manning Strikler : Q = K Sm RH 2/3 I ½ (m3/s) Avec : I : pente de l’oued (m/m) K : coefficient de rugosité (s-1 m-1/3) Sm : section mouillée (m²) Pm : Périmètre mouillé (m) RH= Sm / Pm : rayon hydraulique (m) Nature des parois Coefficient de rugosité K Parois très lisses (enduits, tôles métalliques) Béton lisse (canaux en béton) Béton courant Béton rugueux Rivière avec fond résistant Rivière avec végétation Rivière avec fond mouvant

100 75 67 60 40 30 25


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La représentation graphique de la fonction reliant la côte du plan d’eau et le débit est désignée par courbe de tarage. Dans le cas d’un lit fixe, le tronçon peut être approximativement considéré comme prismatique et l’écoulement a lieu en régime uniforme. Le procédé à adopter pour déterminer la courbe de tarage est le suivant : - Evaluer la pente du lit le long du tronçon, - Estimer la valeur du coefficient qui traduit l’effet de la rugosité, - Déterminer la section transversale simplifiée équivalente, - Fixer une hauteur d’eau de départ h1 - mesurer le débouché superficiel ou la section mouillée Sm1 = l’aire de la section offerte à

l’écoulement limitée par les parois et la surface libre correspondant à h1, - mesurer le périmètre mouillé Pm1= périmètre de la partie de la section mouillée en

contact avec les parois correspondant à h1 - Calculer le débit correspondant à h1 par la formule de Maning Strikler - Recommencer l’opération pour plusieurs valeurs de h - Tracer la courbe de tarage - Lire la côte de PHE correspondant au débit de projet. 2.2 Estimation de l’effet de l’ouvrage sur l’écoulement (remous) Débouché linéaire (DL) = C’est la somme des longueurs entre nus d’appuis du plan d’eau. Débouché superficiel (DS)= C’est la somme des surfaces offertes à l’écoulement de l’eau

Pour des raisons d’économie, on ne donne pas au débouché linéaire des ponts, la largeur du cours d’eau. Généralement, on introduit une contraction de la section d’écoulement, il s’en suit une surélévation du plan d’eau à l’amont de l’ouvrage et un accroissement de la vitesse d’écoulement sous le pont. Cette surélévation de la hauteur d’eau, appelée remous, doit être calculée et maitrisée afin de bien caller l’ouvrage en hauteur. (voir annexe II)


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2.3 Exploitation des résultats du calcul hydraulique La détermination des PHE et du remous permet de : - fixer la côte minimale de l’intrados du tablier en respectant un tirant d’air d’au moins 1m

par rapport à la côte des PHE. - connaître le débouché linéaire, fixer la longueur du pont et ; On distingue les cas suivants : - vallée insubmersible (pas de débordement) : On peut concevoir un ouvrage pour franchir

le lit mineur avec des remblais dans le lit majeur éventuel. Ce remblai devra comporter des ouvrages de décharge, notamment au passage des faux bras et aux points bas.

- Vallée submersible (cas des oueds sahariens) : On prévoit un pont sur toute la largeur de

la vallée. Des raisons d’ordre financier peuvent empêcher de franchir la totalité du lit majeur. Il faut, alors, prendre des dispositions spéciales. Les culées et les remblais d’accès doivent être fortement protégés. Il est possible, également, de prévoir des aménagements dans le lit de l’oued à l’amont et à l’aval du pont pour réduire les effets d’affouillement et d’érosion dus au rétrécissement. Pour de plus larges vallées, on peut s’orienter vers la


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solution de radier submersibles ou semi-submersibles et admettre des coupures de la circulation.

3- Données d’origine hydraulique :

Les action d’origine hydraulique se manifestent par :

3.1 Actions hydrostatiques et hydrodynamiques : L’action hydrostatique de l’eau peut être prise en compte sur les parois des appuis en prenant les poids déjaugés des parties d’ouvrages immergés , selon le principe d’archimède : d’Archimède :

Poids de la partie immergée = (γ béton – γ eau) * volume de la partie immergée.

L’action hydrodynamique est due à la vitesse de l’eau qui développe une poussée hydrodynamique sur les parois des piles. La valeur e cette poussée est donnée par :

R= K S V² Où : S : la surface offerte à l’eau, V : la vitesse du courant en surface, K : Coefficient caractérisant la forme de la pile = 720 si la section plane de l’obstacle est carrée ou rectangulaire = 350 si la section plane de l’obstacle est circulaire = 260 si la section plane de l’obstacle comporte un avant-bec pointu.


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3.2 Affouillements : Les affouillements comprennent :

o l’affouillement général (AG) : C’est la mise en suspension des matériaux meubles

constituant le fond du lit de l’oued, lors d’une crue. o l’affouillement local (AL) : il est dû à la présence d’obstacles dans le lit qui

provoquent des déviations horizontales des filets d’eau engendrant des composantes verticales des vitesses et des mouvements tourbillonnaires. Il se traduit par un creusement plus marqué à l’amont qu’à l’aval avec dépôt au-delà du creusement aval.

o l’affouillement dû au rétrécissement (AR) : il est dû à la contraction de la section

d’écoulement par l’ouvrage et ses remblais d’accès entraînant un approfondissement du lit de l’oued


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Pour les culées, l’affouillement total = AG + AR Pour les piles, l’affouillement total = AG + AR + AL Les différents types d’affouillement sont estimés par des formules empiriques en fonction de la vitesse du courant, de la nature du sol et de sa granulométrie de la forme des obstacles et de leur disposition par rapport à la direction de l’écoulement. (voir annexe III) Le phénomène d’affouillement est cause de ruine de nombreux ouvrages, aussi est-il recommandé de limiter ses niveaux, en : - disposant les piles parallèlement au courant; - en adoptant pour les piles des formes hydrodynamiques. Les piles seront munies d’avant

bec et d’arrière bec ; - en limitant le nombre d’appuis dans le lit de l’oued, - en limitant le rétrécissement du lit de l’oued, - les semelles de fondations doivent être calées au niveau de l’affouillement général ; - en prévoyant les protections nécessaires au niveau des piles et des remblais d’accès.


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d- Données géotechniques C’est l’ensemble des données concernant la nature du sol et du sous sol appelé à constituer l’assise des fondations ainsi que le niveau de la nappe phréatique. La connaissance de ces données est souvent déterminante dans le choix du type d’ouvrage et du type de fondations. L’insuffisance dans la connaissance de ces données risquent d’entraîner des modifications dans la conception de l’ouvrage ou des renforcements onéreux si les fouilles à l’exécution des travaux font apparaître une nature du sous sol différente de celle attendue ou encore l’incertitude des investigations sur la connaissance du sol peut amener le projeteur de l’ouvrage à prendre une marge de sécurité importante dans les fondations ce qui conduirait à un surcoût inutile. Du fit du coût important des investigations géotechniques, le projeteur devra les prévoir en nombre suffisant sans exagération. Les essais et les calculs géotechniques sont régis, actuellement, par le fascicule 62 titre V du CCTG (cahier des clauses techniques générales) français ou le dossier Fond 72 du SETRA. Les investigations géotechniques débutent dès la phase de l’étude de définition avec le rassemblement préalable des informations par une enquête sur les ouvrages voisins et sur le site du projet pour la détection d’affleurement de rocher éventuel. La consultation des cartes géologiques du site, et des résultats de la campagne géotechnique de reconnaissance du tracé dans le cas d’une nouvelle route, fournit les premiers renseignements sur la nature du sol. Une campagne géotechnique est définie par le bureau d’études et commandée par l’administration avant d’entamer l’avant projet. Une campagne géotechnique complémentaire peut être envisagée au niveau du projet d’exécution, si des doutes persistent sur le type et le niveau des fondations. La campagne géotechnique consiste à : - identifier les différentes couches du sol, par le bais de sondages destructifs : prélèvements

d’échantillons remaniées à l’aide de tarière. Ils permettent d’établir une coupe géotechnique précise du site, leur nombre doit être suffisamment élevé. Ils sont peu onéreux, donnent une indication sur les propriétés mécaniques des sols et permettent de déceler les discontinuités dans le sol.

- effectuer des prélèvements sur des carottes non remaniées pour réaliser des essais de laboratoire. Ces essais sont longs et coûteux et permettent de déterminer la portance du sol et de calculer les tassements. Les plus courants sont :

o la granulométrie pur l’estimation des affouillements o essais de cisaillement pur déterminer la cohésion et l’angle de frottement o essais triaxials o essais œdométriques pur le calcul des tassements

- réaliser des essais in situ : o le pénétromètre statique : consiste à enfoncer dans le sol une pointe à vitesse lente

et constante, n mesure la résistance de pointe et la résistance latérale. Cet essai permet d’obtenir une évaluation qualitative des caractéristiques du sol et par des méthodes empiriques de transposer les résultats obtenus à la fondation projeté.


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o Le pénétromètre dynamique : consiste à mesurer en fonction de la profondeur, le nombre de coups nécessaires pour l’enfoncement de 10cm d’une pointe par battage. Cet essai permet d’apprécier le comportement des pieux battus ou des palplanches lorsqu’ils sont envisagés.

o Le pressiomètre : cet essai consiste en l’injection d’eau dans une cellule de mesure cylindrique encadrée par une cellule de garde assurant l’uniformité du champs des contraintes sur le sol. On détermine ainsi la pression exercée sur le sol en fonction du volume injecté. Cet essai permet un calcul rapide de la portance du sol et dans le cas de sol peu compressible la détermination des tassements. Cet essai permet aussi de déterminer le module d’élasticité du sol et son module de réaction.

e- Données d’origine naturelle :

Elles comprennent : - les données climatiques :

o Action du vent : 200 N/m2 frappant l’ouvrage (tablier et piles) dans le sens transversal.

o Variations de température : une variation de température de ±10° à court terme et ±25° à long terme

o Le retrait : une déformation relative de 4.10-4 o Le fluage (pour le béton précontraint) : une déformation relative de 3.10-4.

- Les données sismiques : une valeur de l’accélération nominale (an) est donnée en fonction de la situation de l’ouvrage par rapport au zonage sismique. (AFPS92)

f- Données d’intégration au site :

Il faut que l’ouvrage s’intègre le mieux possible dans son site d’accueil. Ces données portent sur : - l’aspect architectural de l’ouvrage, nécessitant dans certain,s cas l’intervention

d’architecte spécialisé dans les ouvrages d’art - l’impact de l’ouvrage et les modifications qu’il peut entraîner sur l’environnement

(nuisance, pollution, etc..)

II.2 Contraintes fonctionnelles ou d’origine fonctionnelle

C’est l’ensemble des contraintes fixées par le maître d’ouvrage qui sont liées à : - la voie portée - l’obstacle franchi - les actions d’origine fonctionnelle - les équipements et accessoires le recueil de ces données nécessite la consultation des organismes et administrations qui peuvent être concernés par la construction de l’ouvrage (NE, ONEP, PTT, ONCF, ADM, etc..).


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a- la voie portée Elle est définie par trois éléments :

1- Tracé en plan, Les ouvrages font partie du tracé routier, le choix de leurs emplacements en dépend par conséquent. Autrefois, pour des considérations techniques et économiques on projetait des ouvrages droits par rapport aux obstacles franchis. Mais avec le développement du trafic, il est devenu impératif d’assurer un meilleur confort et une meilleure sécurité des usagers de la route. Cette tendance a conduit, compte tenu du développement technique, à projeter des ouvrages biais ou courbes permettant des tracés droits ou courbes de très grands rayons. Le coût d’un itinéraire est le cumul du coût des tronçons de routes et du coût des ouvrages qui le composent. L’optimisation de l’itinéraire nécessite un travail conjoint entre les spécialistes du tracé et les spécialistes des ouvrages d’art pour optimiser le coût total du projet. Généralement, il est préférable de projeter des ouvrages à biais modéré ou à courbure constante dans le cas des ponts courbes.

2- Profil en travers En section courante hors ouvrage, il est fixé par les normes routières en fonction du type de la voie portée : - Pour les routes nationales : instruction sur les caractéristiques géométriques des routes en

rase campagne. - Pour les autoroutes : ICTAAL instruction sur les conditions techniques d’aménagement

des autoroutes de liaison. - Pour les voies rapides urbaines :ICTARVU instruction sur les conditions techniques

d’aménagement des voies rapides urbaines. Ces profils en travers sont un peu modifiés sur les ouvrages. Il faut tenir compte de l’évolution prévisible du trafic et de l’élargissement possible de l’ouvrage. Profil en travers dans le cas des routes nationales : Profil en travers type Largeur du trottoir LT: en fonction de la circulation piétonne minimum 1.00m en rase campagne et 1.50m pur un ouvrage urbain. Largeur de chaussée LC: en fonction de la catégorie de la voie (vitesse de référence), elle est augmentée d’une surlargeur Sl (7.00m en général, à l’exception des ouvrages rétablissant des pistes n,on revêtues 6.00m) Surlargeur Sl : est fonction de la vitesse de référence ( 0.50m sur ouvrage)


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La chaussée est en général constituée de deux versants avec une pente de 2.5% avec raccordement parabolique au milieu sur 1.00m Dans le cas de chaussée unidirectionnelle, elle est constituée d’un seul versant avec une pente de 2.5% Profil en travers avec glissière de sécurité Les surlargeurs sont plus importantes. Les autres éléments sont identiques.

Vr (Km/h) Sl 120 100 80 60 40

0.75 0.50 0.25 0.25 0.20


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Profil en travers avec accotements constitués par des bandes d’arrêt d’urgence Si l’ouvrage est long (>30m), on peut adopter un profil réduit avec surlargeur comme indiqué précédemment. La réduction du profil dit être introduite de manière progressive à l’amont et à l’aval de l’ouvrage.

Le profil en travers de la route est conservé sur l’ouvrage si : - la longueur du pont ≤30m - la chaussée comporte des voies réservées aux cycles Dans ce cas : BAU =2.00, 2.25 ou 2.50m LT=min1.00m et Lc=7.00m Profil en travers dans le cas des ouvrages courbes La chaussée est déversée d’un seul côté et le dévers est fonction du rayon de courbure. Une surlargeur supplémentaire est à prévoir si R≤200m : S = 50 / R si R<200m Cette surlargeur sera introduite de préférence du côté intérieur du virage

Vr (Km/h) Sl 120 100 80 60 40

0.75 0.75 0.50 0.50 0.50


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Profil en travers dans le cas des autoroutes : Profil en travers type La pente est de 2.5% La chaussée est composées de n voies, chaque voie a une largeur de 3.50m qui peut être ramenée à 3.00m en site urbain. Le terre plein central dans le profil en travers curant est de 2.50m à 3.50m. il peut être ramené à 1.50m si le profil est réduit en section courante. La bande dérasée de gauche est de 0.50m à 1.00m La bande d’arrêt d’urgence est de 2,50 à 3,50m et peut être réduite à 2,00m. Elle peut être remplacée par une BDD (Bande dérasée droite) d’une largeur conseillée comprise entre 1,00 et 2,00m (pour éviter que les usagers ne la prennent pour une BAU, exceptionnellement réduite à 50cm. Le passage de service s’il est prévu de 1m compte tenu du dispositif de sécurité. Lorsque la longueur de l’ouvrage est inférieure à 100m, le profil en travers sera conservé sur ouvrage. Généralement, BAU=2,00m et BDG=1m, elle peut être réduite en fonction du dispositif de sécurité. Pour un ouvrage de plus de 100m de longueur, on peut envisager : - Soit deux tabliers comportant chacun en plus de la chaussée une BAU de 2m et une BDG

de 0,75m - soit un tabler unique comportant en plus des chaussées deux BAU de 2m et un TPC de

1,50m - Soit n profil réduit comportant des chaussées de 2X7m, 2 BDD de 1m et un TPC de

1,50m

3- Profil en long C’est celui de l’itinéraire. IL doit tenir compte du tirant d’air à dégager pour le franchissement d’un cours d’eau et du gabarit dans le cas du franchissement d’une voie de circulation. La pente ne doit pas dépasser 4% pour des raisons de sécurité. Le profil en long doit être étudié avec soin sur le plan esthétique. Le pont devra présenter un bombement. Les ouvrages plats, horizontaux ou formant une cuvette sont à proscrire pou éviter l’impression d’instabilité par effet optique et assurer un bon drainage du pont.

b- Les charges routières

Les ponts doivent être justifiés vis-à-vis des surcharges réglementaires définies par le fascicule 61 titre II


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Il faut prévoir dès le départ le type des convois militaires et des convois exceptionnels qui doivent emprunter l’itinéraire. Elles comprennent les systèmes suivants : (voir annexe IV) - A(l) - B - Mc - E et D

c- Obstacle franchi

1- cas d’un obstacle naturel Les contraintes sont celles des données naturelles du site.

2- Cas d’un obstacle routier Les données à définir sont l’ouverture t le gabarit. L’ouverture étant la distance à dégager entre nu d‘appuis, elle est liée au profil en travers de la voie franchie. Le gabarit est la distance à dégager entre l’intrados de l’ouvrage et la voie franchie. Il est de : - 5,10 pour les autoroutes et les routes nationales - 4,75 pour les voies supportant des convois militaires - 4,50m dans les autres cas

3- cas d’un obstacle ferroviaire Les données seront fournies par les services de l’ONCF. Ce dernier fixe les gabarits à respecter et impose des conditions très strictes su les appuis et leur mode d’exécution, ainsi que le mode de construction de l’ouvrage. Le gabarit, en général est de 4,8m pour une voie non électrifiée et 5,20 à 5,50 pour une voie électrifiée.

d- Actions d’origine fonctionnelle Les actions d’origine fonctionnelle comprennent : - les chocs de véhicules contre es piles de ponts - les chocs de véhicules contre les dispositifs de sécurité - les sujétions à prendre en compte lors de la conception de l’ouvrage

1- les chocs de véhicules contre les piles de ponts Les piles de ponts doivent être justifiées vis-à-vis d’une charge horizontale appliquée à 1,50m du sol, pour un choc frontal une charge de 1000KN et pour un choc latéral une charge de 500KN.

2- Les chocs de véhicules contre les dispositifs de sécurité Définis par le fascicule 61 titre II. Ils seront détaillés dans le chapitre réservé aux équipements.


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3- les sujétions à prendre en compte lors de la conception de l’ouvrage

Elles comprennent l’ensemble des contraintes qui peuvent conditionner la conception d’un ouvrage. Par exemple, la nécessité de conserver la circulation sur une voie franchie.

e- les équipements et accessoires

C’est l’ensemble des éléments constituants la superstructure et équipements du tablier dont il est nécessaire de déterminer la nature, le pois et le mode de fixation, sans oublier les réseaux et canalisations à supporter par le pont.


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1- TABLIERS DES PONTS COURANTS – ELEMENTS DE

PREDIMENSIONNEMENT

Pont courant = Travée unitaire ne dépassant pas 40m Caractère répétitif

Possibilité de standardisation des coffrages et des ferraillages Possibilité de production de dossiers types et de logiciels de calcul (Dossiers types de la DRCR : PA78, DA78, PP78 ) (logiciels du SETRA : PSIDA-EL, PSIDP-EL, VIPP-EL)

1-1 Tabliers de ponts à poutres en béton armé • Domaine d’emploi : Pour les passages supérieurs d’autoroutes et pour le franchissement des cours d’eau moyens. Petites et moyennes portées : 15m à 30m. • Conception générale :

- Le tablier est constitué d’une série de poutres solidarisées par un hourdis supérieur et

des entretoises sur appuis - Les poutres sont de hauteur constante et peuvent comporter des talons - Les âmes peuvent être élargies au voisinage des appuis - L’épaisseur de l’hourdis est constante. - Le tablier est souvent à travées indépendantes car elles s’accommodent d’un tassement

différentiel éventuel et se prêtent bien à la préfabrication. • Eléments de prédimensionnement :

Poutres Elancement (h/L) 1/15 pour une travée indépendante, 1/20 pour des travées continues Entraxe 2.50m à 4.00m Epaisseur des âmes constante =40cm pur L≤20 m variable de 25cm en travée à 40cm

sur appuis pour L>20 Table de compression

Largeur 1.00m

Talon Hauteur 0.25m, largeur entre 0.5 et 0.6m Hourdis

Epaisseur Entre 16 cm et 20 cm selon l’espacement des poutres. Généralement 18cm

Entretoises Hauteur Hauteur des poutres – (épaisseur des talons ou 15 à 20cm) Epaisseur Entre 20 et 40 cm. Généralement 40cm.


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• Méthode de calcul

o Calcul des poutres :

- Transversalement : calcul de répartition transversale des sollicitations entre les poutres par la méthode de Guyon Massonet

- Longitudinalement : calcul RDM (poutres en flexion, lignes d’influence..) pour la détermination des moments fléchissants et des efforts tranchants.

- Calcul BAEL pour la détermination du ferraillage longitudinal et transversal.

o Calcul du hourdis

- Calcul en flexion locale : l’hourdis est considéré comme une dalle appuyée simplement sur les poutres et les entretoises. Les sollicitations sont données par les abaques de THENOZ consignées dans le bulletin technique n°1 du SETRA « Calcul des hourdis de ponts ».

- Vérification du poinçonnement sous une charge locale.

o Calcul des dalles de continuité

- Elle est dimensionnée sous l’effet des moments dus à la rotation des poutres. - Elle est considérée comme encastrée dans le hourdis

o Calcul des entretoises

- Elles ne sont pas des éléments porteurs. Elles sont calculées au vérinage (soulèvement du tablier pour le remplacement des appareils d’appuis)

- Elles sont calculées vis à vis de la flexion et du cisaillement - Elles sont considérées comme des poutres continues appuyées sur les vérins - Elles sont soumises à leur poids propre et aux charges permanentes transmises par les

poutres.


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1-2 Ponts dalles • Domaine d’emploi : - Pour les passages supérieurs d’autoroutes et pour le franchissement des petits cours

d’eau. - Pour les ponts dalles en béton armé : Petites portées: 15m pour une seule travée et

jusqu’à 18m pour plusieurs travées. - Pour les ponts dalles en béton précontraint : portées moyennes : 22m pour une seule

travée et 25m pour plusieurs travées.. • Conception générale : - Ce sont des ouvrages de formes simples, robustes et monolithiques - Ils peuvent être :

o Dalles rectangulaires : modèle de base o Dalles avec encorbellements latéraux (type le plus courant) : pour alléger le

tablier, augmenter la portée déterminante et rendre le tablier plus esthétique. o Dalles élégies : valables pour les ponts en béton précontraint uniquement. Les

élégissements réalisés au niveau de la fibre moyenne de la dalle par des buses allégent le tablier et permettent des portées déterminantes pouvant aller jusqu’à 35m.

o Dalle nervurées : valables pour les ponts en béton précontraint. Le comportement mécanique des nervures se rapproche de celui des poutres et permet des portées déterminantes pouvant aller jusqu’à50m.

• Eléments de prédimensionnement :

Elancement Dalle armée 1/22 pour une travée indépendante, 1/23 pour 2 travées, 1/28 pour

trois travées Dalle précontrainte 1/23 pour une travée indépendante, 1/28 pour 2 travées, 1/33 pour

trois travées Balancement

Le rapport de la travée de rive à la travée centrale doit être compris entre 0.6 et 0.9 Dalle à encorbellements latéraux

Largeur de la nervure

> la moitié de la largeur totale

Largeur de l’encorbellement

> 0.2 la portée biaise la plus longue

Epaisseur de l’encorbellement

25 cm à l’extrémité libre


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• Méthode de calcul - Transversalement : calcul de répartition transversale des sollicitations entre les poutres

par la méthode de Guyon Massonet - Longitudinalement : calcul RDM (poutres en flexion, lignes d’influence..) pour la

détermination des moments fléchissants et des efforts tranchants. - Calcul BAEL pour la détermination du ferraillage longitudinal et transversal pour la

ponts en béton armé. - Calcul BPEL pour la détermination du câblage et du ferraillage passif et la vérification

des contraintes pour les ponts en béton précontraint. - Pour les ouvrages à biais prononcé (<65 gr pour les ponts en béton armé et <50gr pour

le béton précontraint) , la dalle est calculée en tant que plaque par la méthode de réflexion biharmonique.


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1-3 Les portiques en béton armé • Domaine d’emploi : - Pour les passages inférieurs d’autoroutes. - Petites portées de 10 à 20m. - Gabarit ne dépassant pas 10m. - Sols ne présentant pas de risque de tassements différentiels. • Conception générale : - Ils sont composés d’une partie horizontale, appelée traverse, et d’appuis verticaux

appelés piédroits. - Des goussets sont prévus à la jonction entre la traverse et les piédroits. - Ils sont souvent fondés sur des semelles superficielles. - Des murs en retour ou des murs en ailes désolidarisés du portique sont prévus pour

retenir les remblais

• Eléments de prédimensionnement : Les épaisseurs des piédroits, de la traverse, des semelles et des murs sont données par des abaques en fonction de l’ouverture du portique, de la portance du sol et de la auteur du remblai sur la traverse. Elles varient, en général, de 0.35m à 0.70m, et même plus si la traverse supporte une grande hauteur de remblai et le sol présente de faible caractéristiques géotechniques. • Méthode de calcul - Transversalement : calcul de répartition transversale des sollicitations entre les poutres

par la méthode de Guyon Massonet - Longitudinalement : calcul RDM (portique) pour la détermination des moments

fléchissants et des efforts tranchants. - Calcul BAEL pour la détermination du ferraillage longitudinal et transversal. - En plus de la charge permanente et de la surcharge routière, il y a lieu de tenir compte

de la poussée des remblais sur les piédroits avec deux coefficients de poussée min=0.25 et max= 0.5.

- Les murs en retour et en ailes sont calculés comme des murs de soutènements.


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2- TABLIERS DES GRANDS OUVRAGES Introduction : Domaine d’emplois des différents types de ponts

La zone de trait la plus épaisse représente le domaine d’emploi le plus courant. Il est à noter que les ponts suspendus ont absents de ce tableau, leur domaine d’emploi principal étant celui des très grandes parties.

2-1 Les ponts à poutres préfabriquées précontraintes. • Domaine d’emploi : - Pour les grandes portées de 30 à 50m. - Pour les sites disposant d’une place suffisante derrière la culée pour l’aire de

préfabrication , de stockage et de lancement. - Lorsque nombre de poutres à préfabriquer est suffisant pour justifier le coût du

matériel nécessaire à la construction. • Conception générale : - Le tablier est constitué d’une série de poutres solidarisées par un hourdis et des

entretoises sur appuis. - Le hourdis peut être généralisé et coulé au dessus des poutres ou intermédiaire entre

les tables de compressions des poutres. - Les poutres sont de hauteur constante. - Les âmes sont élargies au voisinage des appuis - L’épaisseur de l’hourdis est constante. - Le tablier est à travées isostatique. Les poutres sont indépendantes et le hourdis est

continu sur une longueur pouvant aller jusqu’à une centaine de mètres avant d’être séparé par un joint de chaussée.

• Avantages et inconvénients

o Avantages : les ponts à poutres préfabriquées en béton précontraint :


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! Permettent de grandes portées. ! S’affranchissent des cintres et des échafaudages ! Sont d’une exécution rapide et maîtrisée du fait de la standardisation

des éléments et de la répétitivité des opérations. o Inconvénients : les ponts à poutres préfabriquées en béton précontraint :

! Manquent d’esthétique à cause de la retombée importante des poutres. ! Ne sont envisageables que pour des sites de projet assez dégagés et

faciles d’accès • Eléments de prédimensionnement :

Poutres Elancement (h/L) 1/16 à 1/18 Entraxe 2.50m à 3.50m Epaisseur des âmes variable de (22cm si coffrage vibrant 25cm si vibration avec

aiguilles ) en travée à 40cm sur appuis Largeur de la table de compression

≥ 0.6 hauteur de la poutre

Talon Largeur variant de 60 à 90cm pour des entraxes allant de 2.5 à 3.5 m

Hourdis Epaisseur Entre 18 cm et 24 cm selon l’espacement des poutres et le

dispositif de retenue qu’il supporte. Entretoises

Hauteur Hauteur des poutres – (épaisseur des talons ou 15 à 20cm) Epaisseur Entre 20 et 40 cm. Généralement 40cm.

Prédalles Hauteur 6 cm Portée Entre 0.6 et 1 m • Mode opérationnel - Préfabrication et stockage des poutres :

o Réalisation de la cage d’armatures et mise place des gaines sur un fond de moule

o Coffrage des joues et bétonnage des poutres o Décoffrage des joues après prise du béton o Mise en tension de la première famille des câbles après durcissement suffisant

du béton o Stockage des poutres o Il est à noter que les amorces d’entretoises sont coulées en même temps que la

poutre - Lancement des poutres - Exécution des entretoises - Mise en place des prédalles - Mise en place de la cage de ferraillage de l’hourdis - Coulage de l’hourdis - Mise en tension de la deuxième famille de précontrainte après durcissement du béton

de l’hourdis - Pose des superstructures.


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• Méthode de calcul - Transversalement : calcul de répartition transversale des sollicitations entre les poutres

par la méthode de Guyon Massonet - Longitudinalement : calcul RDM (portique) pour la détermination des moments

fléchissants et des efforts tranchants. - La précontrainte est estimée par la formule P=3.5 d L² / h.

o Avec : ! d : entraxe des poutres ! L : portée de la travée ! h : hauteur de la poutre

- Calcul BPEL pour la détermination du câblage et du ferraillage passif et la vérification des contraintes pour les ponts en béton précontraint


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2-2 Ponts en béton précontraint construits par encorbellements successifs

• Technique du procédé La construction par encorbellements successifs consiste à exécuter le tablier sans cintres ni échafaudages par tronçons successifs dénommés voussoirs, chacun de ces éléments étant construit par encorbellements par rapport à celui qui le précède. Après construction d’un voussoir les câbles de précontrainte qui aboutissent à ses extrémités sont mis en tension, ce qui permet de le plaquer aux voussoirs précédents et de constituer, ainsi une console auto-porteuse pouvant servir d’appui pour la suite des opérations.

La construction s’effectue :

- en général, symétriquement, de part et d’autre d’une pile, de façon à minimiser les moments transmis à cet appui lors de l’exécution ; la double console obtenue est alors dénommée fléau.

- Parfois, dissymétriquement, d’un seul côté d’un fléau, l’autre fléau étant déjà clavé avec la travée adjacente.

- Exceptionnellement à partir d’une culée, le moment de renversement apporté par la console étant alors équilibré par un contrepoids dimensionné en conséquence et faisant partie du tablier lui-même.

• Domaine d’emploi La gamme de portées envisageables est très large (entre 40m et 200m, voir 300m). Le domaine d’emploi privilégié est celui des portées comprises entre 80m et 150m. Cette technique peut être employée sans problèmes majeurs jusqu’à 200m, pour des largeurs courantes. Au-delà de cette dernière valeur, les quantités de matière augmentent rapidement,


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ce qui limite la compétitivité de la méthode. Le record mondial de portée est détenu par le Stolma Bridge en Norvège avec 301m.

• Avantages et inconvénients

o Avantages

! La méthode peut être mise en œuvre quelles que soient les caractéristiques naturelles de la brèche (profondeur importante, versants abrupts, sols de très mauvais qualité, site maritime, etc…)

! Elle permet d’exécuter des ouvrages de géométries diverses. En élévation, il est possible de projeter des tabliers de hauteur constante ou variable (parabolique, cubique ou linéaire).

! Elle peut être utilisée quelque soit la géométrie en plan ou en profil en long de la voie portée.

! A construction par éléments de 3 à 4m de longueur permet un bon amortissement des outils de coffrage du tablier et la petitesse des voussoirs préfabriqués permet de limiter l poids des éléments à poser et, donc, de réduire le coût du matériel de pose.

o Inconvénients ! A portées identiques les ouvrages construits par encorbellements

successifs sont pus lourds que les ouvrages mixtes, ce qui conduit à des appuis t des fondations plus importantes.

! L’importance des tâches à effectuer tant pour le coulage du tablier que pour l’aménagement des accès par rapport aux ponts poussés.

! Les ponts construits par encorbellements successifs sont très épais. (problème esthétique et de gabarit pour certains sites)

• Schéma statique longitudinal Les ouvrages les plus simples comportent des travées principales toutes égales. Cette disposition permet de réaliser des fléaux tous identiques, ce qui simplifie la conception des matériels de pose ou de bétonnage améliore les rendements. Elle permet, également, un bon équilibrage des moments dans les différentes travées sous les charges d’exploitation et garantit des réactions d’appui positives sur les culées. Les travées de rive mesurent, dans ce cas, 60 à 70% des portées principales, avec 10 à 20% construite sur cintre. Les brèches à franchir comportent, parfois, des contraintes qui empêchent de projeter un ouvrage à fléaux égaux. C’est le cas des ouvrages comportant des une ou plusieurs grandes travées, justifiées par un gabarit de navigation importante, et une série de travées de portées plus réduites franchissant des zones inondables mais non navigables. C’est le cas, également, des ouvrages comportant une grande travée dans la partie la plus profonde d’une vallée à franchir et des travées plus courtes ailleurs. Dans tous ces cas, il faut prévoir une travée de transition entre les grandes travées et les travées courtes dont la portée est égale à la moyenne des deux portées courantes. Les travées de rive, elles, ont comme potée 60% des travées courantes adjacentes.


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• Elancement et forme de l’intrados Lorsque les portées principales d’un ouvrage sont inférieures à 65/70m, le tablier le plus économique est en général de hauteur constante. Dans ces cas, la hauteur du tablier est comprise entre 1/20 à 1/25 de la portée maximale, avec toutefois un minimum de 2,20m pour permettre une circulation satisfaisante à l’intérieur du caisson. Au-delà, les efforts dans les fléaux deviennent très importants et nécessitent une hauteur sur pile qui se révèle surabondante en travée. Il devient donc économiquement intéressant de réaliser un tablier de hauteur variable. Pour ces ouvrages, la variation de hauteur entre la clef et la pile est généralement parabolique. Le fléau doit être symétrique pur que sa stabilité n construction soit plus facile à assurer. La partie de la travée de rive coulée sur cintre ou en sur-encorbellement est toujours de hauteur constante (même hauteur qu’à la clé). Dans les cas courants, la hauteur sur pile hp est comprise entre 1/16 et 1/18 de la portée de la travée considérée. La hauteur à la clef est en général comprise entre le 1/30 et le 1/35 de cette même distance, avec un minimum de 2.20m permettant un cheminement aisé dans le caisson.


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Certains ouvrages ont été réalisés avec une variation de hauteur du tablier du type cubique. Cette solution, qui diminue légèrement les effets du poids propre, donne un aspect u peu plus tendu qu’une variation parabolique. Elle peut cependant poser des problèmes d’insuffisance de hauteur au voisinage du quart des travées, du fait d’une variation de hauteur inadaptée à la distribution des moments fléchissants et des efforts tranchants. Quelques ouvrages on également été conçus avec une variation de hauteur linéaire sur 20 à 25% de la longueur de la travée principale. Cette solution n’est utilisée que pour des portées modestes.

• Conditions d’appui

La majorité des ponts construits par encorbellements successifs reposent sur des appuis simples en service alors que pendant la construction, ils sont encastrés sur piles. Les appuis définitifs sont dans la plupart des cas des appareils d’appui à pot en élastomère. Lorsque les efforts verticaux sont inférieurs à 7MN par appareil d’appui, il est possible d’utiliser des appareils d’appui en caoutchouc fretté. Lorsque les piles sont très hautes, il est souvent préférable d’encastrer le tablier en tête de pile. Cette solution offre l’avantage de simplifier la construction et l’exploitation de l’ouvrage puisqu’il n’y a ni dispositifs de stabilisation provisoire des fléaux, ni appareils d’appui. Les piles et la travée centrale forment u portique sensible aux déformations linéaires du tablier. Si les piles sont courtes et massives, leur rigidité provoque des moments et des efforts tranchants importants. Cette solution n’est donc viable que pour des ouvrages de grande hauteur aux piles élancées.


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• Section transversale

Les importants porte-à-faux réalisés en phase de construction imposent d’utiliser une section transversale présentant une bonne résistance à la torsion. La section en forme de caisson est la mieux adoptée dans ce cas. Ces sections comportent également un hourdis inférieur qui abaisse le centre de gravité et confère au câblage une bonne efficacité sur pile étant donné que le mode de construction aboutit à d très importants moments négatifs. Il existe plusieurs formes de caissons.

- les monocaissons simples : à utiliser pour les largeurs de tabliers inférieures à 20m. Il s’agit d’un caisson à deux âmes inclinées, avec deux hourdis en dalle pleine. Jusqu’à 15 ou 16m de largeur, le hourdis sup est en béton armé. Au-delà, il est précontraint transversalement.

- Les monocaissons nervurés ou braconnés : pour des largeurs de tablier comprises entre 18 et 25m ou plus, la solution la plus courante est constituée par un caisson à deux âmes avec un hourdis supérieur nervuré est un hourdis inférieur en dalle pleine. Les nervures sont disposées à raison d’une par voussoir courant. Il est également possible de projeter des tabliers avec un hourdis d’épaisseur constante sans nervures et précontraint avec des âmes verticales et des bracons en acier ou en béton armé sous les encorbellements. Les bracons,peuvent aussi être remplacés par deux voiles latéraux en béton très inclinés.

- Les bicaissons : pour des largeurs importantes supérieures à 25m, il est possible de projeter deux caissons liés par leurs encorbellements intérieurs. Cette solution pose le problème de maîtrise des déformations de fluage de chacun des caissons constitués de bétons d’âges différents.


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• Câblage Les câbles de ces ouvrages est composé de trois types de câbles : des câbles de fléau, des câbles de continuité intérieurs, souvent appelés câbles éclisses, et des câbles de continuité extérieurs. Les câbles de fléau reprennent les moments négatifs. Ils sont logés dans les goussets supérieurs. Les câbles de continuité intérieurs sont dimensionnés pour reprendre en construction les moments positifs dus aux charges de chantier, au gradient thermique et aux déformations différées du béton. Dans les travées de rive, ils reprennent, également, le poids des parties coulées sur cintre. Ils sont situés dans les goussets inférieurs.


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Les câbles de continuité extérieurs complètent la précontrainte intérieure. Ils reprennent les charges d’exploitation et le poids des équipements. Ils sont situés entre les âmes et les hourdis, en dehors de la section courante.

• Prédimensionnement d’une section transversale simple

Hp et Hc Voir élancement et forme de l’intrados Hourdis supérieur

Largeur de l’encorbellement C B/4 Epaisseur de l’hourdis sup à l’extrémité e1

16 à 18cm si garde corps ; 23cm si barrière BN1 ; 24cm si barrière BN4

Epaisseur à la naissance l’encorbellement e2

1/7 à 1/8 de la longueur de l’encorbellement à partir du gousset

Epaisseur à l’encastrement e3 0,10+D/25 avec e3 > e2-0,10 et e3 >1,5 e4 Epaisseur à mi-portée e4 D/25 à D/30 avec un minimum de 20cm

Ames Inclinaison 10 à 30% Epaisseur Ea L /275+1,25 B/L-0,125 L : portée principale

Hourdis inférieur Epaisseur en travée Ec Min=18 à 22cm ; si ouvrage large 25cm ; >Ea/3 Epaisseur sur pile Ep Entre 35 à 80cm en fonction de la portée


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• Découpage en voussoirs Ces ouvrages sont composés de :

- voussoirs courants : leur longueur est comprise entre 2.5 à 4.0m voir 5.0m selon le mode de construction en fonction du temps du bétonnage et du nombre de cycles.

- Voussoirs de clavage : de longueur 2m si les voussoirs sont coulés sur place et 15 à 25cm s’ils sont préfabriqués.

- Voussoirs sur pile : de longueur 8m si les voussoirs sont coulés sur place et composés de 2 à 3 parties s’ils sont préfabriqués.

• Principaux ratios

- Précontrainte longitudinale : 40 à 50 Kg/m3 - Précontrainte transversale : 5 à 7 Kg/m² - Aciers passifs : 130 à 170 Kg/m3 si pas de précontrainte transversale 110 à 130 Kg/m3 si précontrainte transversale

2-3 Ponts à haubans

Les ponts à haubans tiennent grâce à de nombreux câbles (haubans) partant d’un pylône supportant le tablier.


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• Domaine d’emploi Ce type de ponts est préconisé pour le franchissement des très grandes portées (>90m) et surtout pour les portées >200m et jusqu’à des portées de 900m. Les ponts à haubans s’adaptent aux sols de mauvaises caractéristiques et les déformations qui y sont développées sont plus petites que dans les ponts suspendus. Ils sont d’un montage facile par systèmes autoportants contrairement aux ponts suspendus.

• Conception

- Système longitudinal

Les premiers ponts à haubans construits dans les années 1950 avaient peu de câbles car le calcul des systèmes statiquement indéterminés n’était pas possible, la grande distance entre les haubans concentrés nécessitait un haubanage provisoire pendant le montage. Parallèlement au développement des techniques informatiques, l’écartement des haubans décroissait continuellement. Aujourd’hui, les systèmes à haubans multiples sont généralement utilisés. Dans ces systèmes, les haubans peuvent être disposés fondamentalement dans une configuration en éventail ou en harpe.


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Configuration des haubans: a) en éventail, b) en harpe

Les travées d’accès ont des portées d’environ 35 % de la portée principale, et la hauteur du pylône environ 20%.

- Tablier Le tablier du pont travaille en compression et en flexion. Le rapport de prix entre l'acier de structure et le béton avec les haubans détermine le choix du matériau composant le tablier : • béton jusqu’à la portée d’environ 300 m., • mixte acier-béton jusqu’à 500 m. environ, • tout acier au-delà de 500 m. Une combinaison des travées d’accès en béton avec une travée principale en acier ou mixte est dans beaucoup de cas plus économique qu’un seul matériau sur toute la longueur. L’écartement correspondant des haubans est approximativement de : • 10 m pour les tabliers en béton • 15 m pour les tabliers mixtes • 20 m pour les tabliers entièrement acier Dans le sens transversal, les haubans peuvent être ancrés dans l’axe ou sur les rives. Dans le premier cas, une poutre-caisson est nécessaire pour reprendre les charges d’exploitation excentrées, difficile à construire, alors que dans le deuxième cas le tablier a un profil ouvert , sauf pour les ponts très longs.

Coupe transversale pour un tablier à nappe axiale


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Coupes de tabliers à 2 nappes : a) mixte acier-béton, b) tout acier (orthotrope),

c) section aérodynamique pour de grandes portées - Pylônes

Les pylônes travaillent essentiellement en compression. Il est donc économique de les construire en béton, même si la plupart des premiers ponts à haubans ont des pylônes en acier. Les pylônes des tabliers à nappe unique de haubans sont montrés sur la Fig1 et pour les tabliers à deux nappes sur la Fig2. Pour les pylônes axiaux des Fig.1a et 1b, un pylône métallique est normalement avantageux car il est plus mince qu’un pylône en béton et nécessite par conséquent, un élargissement moins important du tablier. Comme la vue latérale des ponts à haubans multiple ne varie que légèrement, le pylône est l’élément décisif de l’esthétique d’un pont, et la plus grande attention doit donc être apportée aux détails.


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Fig. 1 Forme des pylônes pour une nappe de haubans

Fig. 2 Forme des pylônes pour une double nappe de haubans

- Haubans

Ils doivent être individuellement remplaçables. Ceci implique que les haubans doivent être ancrés sur le pylône et le tablier par des culots d’ancrage et ne doivent pas passer sur des selles. Ils doivent, également, pouvoir être inspectés sur toute la longueur. Les têtes d’ancrage doivent donc être appuyées sur des systèmes à écrous ou similaires, situés sur la


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face arrière. Il faut que l’inspection soit possible visuellement pour la surface, mais aussi pour le hauban complet en profondeur, avec des équipements d’induction magnétique. • Le module d’Young doit être élevé et constant. • L’amplitude de fatigue acceptable doit être élevée.

Les types les plus importants des câbles pour les haubans sont : a) Les câbles clos. Les câbles clos sont constitués de plusieurs couches de fils ronds et des fils Z enroulés hélicoïdalement autour du noyau. Ils sont ancrés dans des culots avec de l’acier moulé à chaud.

b) Câbles à fils parallèles ou toronnés. Ces câbles sont constitués de fils de précontrainte parallèle de diamètre 7 mm ou des files de précontrainte de diamètre 0.6’’ (monotoron). Ils sont aussi ancrés dans des culots, mais au moyen d’un mélange de billes d’acier, poudre de zinc et résine époxy ou par des cales.


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• Construction

Une des raisons principales du succès important des ponts à haubans a été leur facilité de construction, car ils sont auto-portants à toutes les étapes intermédiaires.

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CHAPITRE IV : PILES CULEES ET FONDATIONS

I- Généralités 1.1 Rôle des appuis Les appuis ont pour rôle de transmettre les efforts dus au tablier jusqu’au sol de fondation. L’étude des appuis ne peut donc être dissociée du tablier qu’ils supportent, ni de celle du sol de fondation sous-jacent sur lequel ils reposent. 1.2 Structure des appuis D’une manière générale, un appui comporte deux parties bien distinctes :

- une superstructure : sur laquelle repose le tablier par l’intermédiaire d’appareils d’appui ; elle est constituée soit par un ou plusieurs voiles, soit par une série de colonnes ou poteaux généralement surmontés d’un chevêtre, la superstructure repose éventuellement sur une nervure jouant le rôle de simple soubassement ou d’élément de répartition et de raidissement.

- Une fondation : constituée soit par une simple semelle reposant directement sur le sol ou sur un massif en béton non armé, soit par un ensemble de pieux réunis en tête par une semelle de liaison

1.3 Conditions d’appui La conception et le choix des appuis sont liés à une multitude de paramètres d’importance et d’incidence variable (caractéristiques du franchissement, du tablier site, sol de fondation, etc…) auxquels peuvent s’ajouter éventuellement des contraintes dans le domaine de l‘esthétique pour les appuis vus. La démarche à suivre en vue de la recherche d’une solution pour les appuis consiste à :

- recueillir les caractéristiques géométriques et géotechniques du franchissement ; - définir l’emplacement possible des appuis ; - définir le nombre et la longueur des travées ; - arrêter les caractéristiques du tablier ; - choisir la solution la mieux adoptée pour les appuis.

L’étude des appuis a son origine à l’amont de celle du tablier, pour se terminer à l’aval de cette dernière. Les données et paramètres à recueillir dépendent des conditions d’appui, que l’on peut classer de la manière suivante :

- conditions fonctionnelles : liées à l’implantation et l’emplacement des appuis qui dépendent de :

o les tracés en plan des voies : les ouvrages biais ou courbes conduisent à de grandes longueurs des lignes d’appui d’où la nécessité de penser à des solutions de tablier en retrait avec encorbellements ou à des travées plus grandes pour réduire le nombre des appuis ;

o les profils en long et en travers des voies : le tirant d’air ou le gabarit à dégager conduit parfois à des appuis de hauteur importante qui pose des problèmes du pont de vue technique, économique et esthétique.

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o Les terrassements aux abords : la conception des appuis extrêmes et leur implantation sont influencées par le niveau et la position des remblais d’accès par rapport aux voies

- Conditions d’implantation : il n’est pas toujours possible de placer un appui en un point qui serait cependant souhaitable vis-à-vis de la structure portée. C’est le cas d’un PS d’autoroute, par exemple, dont l’implantation des appuis dépend des caractéristiques transversales du TPC, ou d’un ouvrage en site urbain, où les problèmes d’encombrement conditionnent l’implantation et le type des appuis.

- Conditions mécaniques : elles concernent : o La liaison avec le tablier qui peut être rigide, articulée, élastique ou libre, et la

nature la forme et les dimensions des appareils d’appui influencent l choix et la conception des appuis ;

o La liaison avec le sol de fondation : en fonction de la nature du sol du type et de la hauteur de la fondation la liaison peut être considérée comme une articulation ou un encastrement.

o La continuité ou la discontinuité des éléments verticaux : il s’agit de l’existence ou pas d’un chevêtre et de la nature de ce dernier porteur ou non.

o La rigidité transversale par rapport aux tassements différentiels provenant d’un excentrement important des charges ou d’un manque d’homogénéité du sol ;

o La résistance aux chocs éventuels : les voiles sont en général, mieux adaptés dans cas avec une épaisseur minimale.

o La possibilité de changement des appareils d’appui : les réservations pour le vérinage et la prise en compte de ce dernier dans le calcul des appuis doivent être prises en compte.

- Conditions économiques : un fois satisfaites les conditions fonctionnelles et mécaniques, il y a lieu de rechercher parmi toutes les solutions possibles et elles sont parfis nombreuses celles qui s’avéreront le plus intéressantes du point de vue économique.

- Conditions esthétiques : à adapter au type de l’ouvrage et de l’environnement.

II- Conception des culées

1- Rôle et importance des culées

a. Fonction mécanique La fonction mécanique des culées consiste en la transmission des efforts au sol de fondation (répartition équilibrée des efforts dans les diverses parties de la culée). Elle réside, également, dans la limitation des efforts horizontaux en tête (culées suffisamment rigides) et la limitation des déplacements verticaux.

b. Fonction technique La fonction technique de la culée est qu’elle permet l’accès à l’intérieur de l’ouvrage pour la visite d’inspection et l’hébergement de la chambre de tirage pour les conduites et les canalisations qui passent dans le tablier.

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2- Conception des culées les plus courantes De part leur proximité avec les remblais d’accès, leur conception diffère de celle des piles. Elle doit tenir compte des paramètres suivants : - la hauteur de la brèche à franchir et le tirant d’air ; - les problèmes d’implantation au sol et de biais, - le type du tablier à supporter et l’importance des efforts à transmettre ; - le niveau des fondations; - l’éventualité des tassements ; - la nécessité de pouvoir visiter l’ouvrage. 2.1 Les culées enterrées ou les piles culées

2.1.1 Morphologie générale C’est le type de culées le plus répandu qu’il faut envisager en premier. La structure porteuse des piles culées est noyée dans le remblai. Les culées enterrées assurent, essentiellement, une fonction porteuse. Elles peuvent être fondées superficiellement ou sur pieux ou barrettes. Elles sont composées d’une tête (chevêtre) qui repose sur des poteaux (circulaires ou rectangulaires à section constante ou variable) placés normalement sous les appareils d’appui transmettant les charges à une semelle, éventuellement raidie. La dimension minimale des poteaux est de 0,50m s’ils sont rectangulaires et 0,60m s’ils sont circulaires. Lorsque la hauteur des poteaux est supérieure à 8 à 9m, on prévoit une section rectangulaire à largeur variable. Fig 1 et 2 élévation et coupe

2.1.2 Implantation Une culée enterrée suppose une implantation en retrait par rapport aux limites extérieures de l’obstacle franchi, du fait de la présence des talus des remblais. L’allongement du tabler est compensé par l’économie obtenue sur les culés simples de conception et d’exécution. Les remblais sont talutés à 3/2 (3 horizontalement pour 2 verticalement)

2.2 Les culées remblayées 2.2 .1 Morphologie générale Les culées remblayées sont constituées par un ensemble de murs ou voiles en béton armé (murs de front et murs latéraux). Le mur de front supporte le tablier et les murs latéraux retiennent le remblai. Ces derniers peuvent être des murs en aile ou des murs en retour selon qu’ils soient parallèles ou non à l’axe de l’ouvrage. Le mur de front est un voile épais et présente un redan horizontal pour recevoir le tablier et un mur garde grève à l’arrière qui isole le tablier du remblai.

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Les culées remblayées assurent une fonction porteuse et une fonction de soutènement. Elles se conçoivent surtout avec des fondations superficielles et si le sol est de mauvaise qualité, il faut veiller à ce que la hauteur soit limitée. FIG 3 2.2.2 Implantation L’intérêt de ce type de culées est de limiter la longueur du tablier. Le parement du mur de front est placé au bord de l’obstacle. Le tracé du remblai d’accès taluté à 3/2 passe par le pied du mur de front au niveau du terrain naturel avec une revanche de 50cm.

2.3 Les culées creuses Les culées creuses comportent un mur de front, des murs en retour et un platelage supérieur. Le platelage supérieur permet de limiter les poussées sur le mur. Elles remplacent les culées remblayées pour les grandes hauteurs de terres. Elles sont très rarement utilisées. L’allongement de l’ouvrage étant, souvent, plus économique. FIG5

2.4 Les culées en terre armée Née en 1965, la terre armée a été utilisée, en premier, pur les ouvrages de soutènement. Il existe deux types de conception pour les culées en terre armée :

- Le tablier repose sur le remblai en terre armée par l’intermédiaire d’une tête de culée. Cette conception est à prévoir pour les ouvrages isostatiques insensibles aux tassements du massif en terre armée.

- Le tablier repose sur une pile culée indépendante du massif en terre armée. Dans ce cas, la fonction porteuse est assurée par la pile culée et le soutènement est assuré par le remblai en terre armée.

FIG6 7 2.5 Les culées contrepoids

Ce type de culées est à prévoir si la réaction verticale du tablier au niveau de la culée change de signe. FIG8

3- Eléments de dimensionnement et dispositions constructives

3.1 le sommier d’appui paga 44 pièce 3/12 Il a pour rôle de recevoir les appareils d’appui et d’assurer le transfert des charges ainsi que la solidarisation horizontal des éléments verticaux. Il est intégré au mur de front dans le cas des culées remblayées.

• Sa surface doit être aménagée pour permettre : - l’implantation des appareils d’appui ; - la mise en place des vérins ; - l’évacuation des eaux (prévoir une pente d’au moins 2% et une cunette contre le mur

garde grève)

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• Sa dimension transversale ( lc = a + b/2 + c + d )doit tenir compte de : - l’espace à ménager entre l’about du tablier et le mur garde grève (grand pour les

grands ouvrages et réduit pour les petits) ; (d≥1 à 2cm) - l’espace entre la limite du tablier et les appareils d’appui en fonction du type du tablier

(pour les petits ouvrages :50 à 75 cm pour un tablier droit et 70 à 110cm si le tablier est droit ; pour les grands ouvrages : c’est fonction du câblage et de l’équilibre du bloc d’about ) ; (c)

- l’espace entre le nu extérieur des appareils d’appui et le bord extérieur du sommier (10 à 20cm si la charge est importante) (a≥10cm)

• Sa dimension verticale hc dépend de paramètres géométriques et mécaniques (hcmin= 0,6m et hc ≥1.25 ф) • Sa dimension longitudinale correspond à la largeur du tablier ou à la nervure si le

tablier comprend des encorbellements importants.

3.2 Le mur garde grève PAGE 40 PI7CE 3/12 Il a pour fonction de séparer le remblai de l’ouvrage. Il s’agit d’un voile en béton armé construit après le tablier. Il doit résister aux efforts de poussée, aux efforts de freinage et à ceux transmis par la dalle de transition. Il peut avoir une section rectangulaire ou avec une avancée à la partie supérieure pour ménager un espace entre le tablier et le mur garde grève pour permettre la visite et l’entretien de l’about du tablier. La distance A doit être égale au moins à 40cm. Sa hauteur est celle du tablier. Sa longueur est la largeur du tablier. Son épaisseur e est fonction de sa hauteur hg :

- pour hg ≤ 1m alors e=0,20 m ; - pour 1m< hg ≤ 2m alors e=0,1+0,1hg - pour 2m< hg ≤ 3m alors e=0,30m

3.3 La dalle de transition Elle a pour rôle d’atténuer les dénivellations entre la chaussée courante et l’ouvrage. La largeur de la dalle de transition déborde de celle de la chaussée de 0,50m de part et d’autre. Sa longueur est comprise entre 3 et 6m. Elle est donnée par :

L=Min(6m, max(3m, 0,6H)) ; H étant la hauteur du remblai

L’épaisseur de la dalle de transition est, en général, de 30cm. 3.4 Les murs en retour Ils sont destinés à soutenir les remblais contigus à l’ouvrage et prolonger celui-ci.

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Leur épaisseur est donnée par : E=(L+2)/20 ; L étant la longueur théorique du mur comprise entre 2 et 6m. 4 Justifications des culées

4.1 Actions propres aux culées

- la poussée des remblais derrière la culée; - la poussée des surcharges sur remblais; - le freinage des charges su culées; - la contre poussée du remblai devant la culée; - les actions parasites (frottement négatif, poussée de fluage dans les couches

compressibles dans le cas des fondations profondes).

4.2 Actions communes aux piles et culées 4.2.1 Charges verticales

o Réactions d’appui du tablier ! Sous poids propre ! Sous superstructures ! Sous charges d’exploitation

o Réactions appliquées directement sur la culée ! Poids propre de la culée ! Charges des terres sur les surfaces horizontales ! Poussée d’archimède

4.2.2 Charges horizontales

o les forces centrifuges pour les ponts courbes ; o les actions sismiques ; o les effets du vent ;

4.2.3 Déformations imposées

o les effets des tassements différentiels ; o les effets des déformations horizontales ;

! freinage ; ! variations thermiques ; ! retrait et fluage ; ! gradient thermique.

III- CONCEPTION DES PILES

1- Rôle des piles

Les piles ont pour rôle de transmettre les efforts transmis par le tablier au sol de fondation. Elles se distinguent des culées par le fait que :

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- elles sont à l’air libre sur la plus grande hauteur ; - elles ne transmettent pas de réactions horizontales importantes.

2- Choix d’une conception de piles La conception des piles est conditionnée par les paramètres suivants :

- la hauteur de la brèche à franchir ; - le type du tablier et l’importance des efforts transmis ; - le mode de liaison ; - les problèmes d’implantation au sol (biais) ; - les critères d’esthétique.

3- Morphologie des piles courantes

3.1 Les piles voiles C’est la transposition en béton armé des anciennes piles en maçonnerie. Elles sont souvent utilisées pour les passages supérieurs d’autoroute. Elles sont minces (50m d’épaisseur) et proportionnelles à l’épaisseur du tablier qu’elles supportent. Elles ont l’avantage d’engendrer un faible encombrement transversal et sont utilisées pour des hauteurs limitées à 15m. Elles peuvent être utilisées pour le franchissement hydrauliques en ajoutant des avant becs. L’épaisseur est alors de 1,00m. Il est possible d’adopter une conception avec deux ou plusieurs voiles pour alléger la pile. Fig1, 2 3.2 Les palées C’est une succession de colonnes reliées en tête par un chevêtre. Les colonnes peuvent être le simple prolongement des pieux (radiers semi-submersibles). Elles s’appuient sur une semelle éventuellement raidie. Il est recommandé de prévoir une colonne sous chaque appareil d’appui pour optimiser l’épaisseur du chevêtre. 3.3 Les piles en caisson Elles sont utilisées pour les piles de grande hauteur pour assurer plus de rigidité vis-à-vis des efforts horizontaux. Elles doivent être vérifiées au flambement. Elles sont réalisées par un coffrage grimpant. L’épaisseur minimale est de 30cm. Elle est en général comprise entre 30 et 60cm.

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La pile est coiffée par un chevêtre important de 1 à 1,50m. Fig 30 31 3.4 Les piles marteaux Elles sont utilisées en site urbain, lorsqu’on a très peu d’espace ou en site aquatique pour limiter la perturbation des écoulements. Cette conception est, également, intéressante pour les franchissements géométriquement biais en conservant l’ouvrage mécaniquement droit. Elle est formée d’une colonne soumise à d’importants moments de flexion transversaux et longitudinaux, et d’un chevêtre soumis à d’importants efforts de flexion et d’efforts tranchants. FIG25 3.5 Récapitulatif

Modérée Forte Modérée (≤5 poutres) Piles marteaux Piles caissons Grande (> 5 poutres) Portiques ou voiles Piles caissons

4- Eléments de dimensionnement

4.1 Tête des piles Elle doit être dimensionner de façon à donner au tablier une assise appropriée en fonction du type de ce dernier. Elle doit permettre, également, l’implantation des appareils d’appui et des niches à vérins. Il est soumis aux sollicitations suivantes :

- flexion verticale due au poids propre et aux réactions d’appui du tablier ; - flexion horizontale due aux variations linéaires du tablier et à l’action du freinage sur

ce dernier ; - effort tranchant du aux actions précédentes ; - torsion due aux actions horizontales et aux réactions des surcharges excentrées.

4.2 Fûts des piles Trois critères essentiels conditionnent le dimensionnement des fûts : la résistance mécanique, la robustesse et l’esthétique Leur dimensionnement dépend, également, des actions transmises aux piles (appui simple : effort horizontal et vertical, encastrement : +moment), des chocs auxquels ils seront soumis (plus les chocs sont importants plus les fûts doivent être plus massifs) Leur épaisseur est donnée par : E(m)= (4 Hv+L) /100 + 0,10 ; E≥0,50m et E≥0,4 à 0,5 ht Avec : ht : hauteur du tablier ;

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Hv : hauteur vue du fût ; L : portée des travées centrales Il s’agit de pièces soumises à a flexion composée parfois déviée. Lorsque la hauteur est importante, il faut tenir compte des problèmes d’instabilité élastique (flambement).

5- Justifications des piles

5.1 Actions communes aux piles et culées (voir conception des culées)

5.2 Actions propres aux piles 5.2.1 Charges permanentes Elles sont imposées par le mode de construction pendant la phase d’exécution pour les ponts construits par encorbellements successifs poussés ou sur cintres. 5.2.2 Actions du courant Il s’agit de l’action hydrodynamique et de l’action de l’affouillement. 5.2.3 Actions accidentelles

o En phase de construction : chut d’un caisson ; o En phase de service : chocs de bateaux ou de véhicules ;

! freinage ; ! variations thermiques ; ! retrait et fluage ; ! gradient thermique.

III- Fondations

1- Introduction

La conception et le calcul des fondations sont régis par le fond72 et le fascicule 62 titre V du CCTG. Le type de fondations (superficielles ou profondes) et leur niveau dépend des caractéristiques du sol (portance et risque d’affouillement).

2- Fondations des culées

2.1 Fondations superficielles 2.1.1 Niveau de la semelle La semelle peut être peut être exécutée au niveau du terrain naturel si le remblai d’accès est réalisé après l’ouvrage ou lorsque, étant exécuté à l’avance, il risque de tasser. Il faut alors assurer un ancrage minimum de la semelle de l’ordre de 0,50m. Page3 pièce 6/12

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La semelle peut, également, être exécutée au dessus du terrain naturel, à un niveau intermédiaire lorsque le remblai d’accès de hauteur moyenne ou importante est réalisé à l’avance et présente peu de risque de tassements, ou en tête de talus de remblai traité. Il faut respecter, dans ces cas une distance minimale par rapport aux bords du talus de l’ordre de 2m, si la culée se compose uniquement d’un sommier, et de 3m si elle comporte un voile. Page 8, 9 pièce 6/12 2.1.2 Dispositions en plan La fondation peut être composée d’une semelle unique pour l’ensemble de la culée (c’est le cas le plus courant), ou de semelles isolées indépendantes pour chaque colonne d’une culée enterrée quand la hauteur des fûts devient importante (9 à 10m) et s’il n’y a pas de risque de tassements. Page 4, 7 pièce 6/12 Les dimensions sont fonction de la descente de charge et de la portance du sol. Toutefois, elles doivent répondre aux conditions suivantes :

• la longueur : o elle est au maximum égale à la largeur baise du tablier ; o elle est au moins égale à la distance entre les colonnes extrêmes avec un

débord, de part et d’aute, de 0,4 e (e : entraxe des colonnes) s’il s’agit d’une culée enterrée ;

o elle est au moins égale à la longueur du voile avec un débord, de part et d’autre de 50cm, s’il s’agit d’une culée remblayée ;

• la largeur : o elle est au minimum égale à 1.50m pour des raisons de stabilité ; o elle est, en général, centrée par rapport aux colonnes, si les moments sont

faibles, c’est le cas des ouvrages courants avec des culées entièrement enterrées.

o Si la culée est soumise à un effort horizontal important, la semelle est alors excentrée vers l’amont ;

• la hauteur : o elle doit être supérieure au quart de la différence entre la largeur de la semelle

et l’épaisseur du fût pour des raisons de rigidité. o elle doit être au moins égal à 0,60m.

page 5 pièce 6/12 2.2 Fondations profondes 2.2.1 Niveau des pieux Le niveau de la base des pieux est fonction de la portance du sol et des profondeurs d’affouillement. Le niveau de l’arase des pieux est conditionné par le niveau de la semelle de liaison qui varie selon qu’il s’agit de déblai, de remblai exécuté à l’avance ou après la construction de la culée, et d’efforts horizontaux peu ou très importants. Page11 pièce 6/12

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2.2.2 Disposition et diamètre des pieux Ils dépendent de l’importance de l’ouvrage, des charges à supporter, des caractéristiques du sol, de la configuration du terrain et des moyens de l’entreprise. Le diamètre des pieux est lié à leur longueur selon la règle suivante :

- pieux préfabriqués : ф ≥ 1/30 de la longueur ; - pieux exécutés en place : ф ≥ 1/20 de la longueur ;

Il doit être en tout cas, supérieur à 0,60m. Les pieux peuvent être disposés en 1 ou 2 files. La disposition en une seule file est intéressante si le franchissement est en déblai, le diamètre minimal dans ce cas est de 0,80m. Quand les pieux sont disposés en deux files la distance entre axes des files est de l’ordre de 3 ф avec un minimum de 2,5 ф . Les pieux sont préfabriqués et battus si leur longueur est comprise entre 5 et 8m. Ils peuvent être préfabriqués ou exécutés sur lace pour des longueurs comprises entre 8 et 15m. Au-delà ils sont exécutés en place. 2.2.3 Semelle de liaison Les pieux sont, obligatoirement, solidarisés par une semelle ou un chevêtre qui permettent la répartition des efforts et la correction des écarts d’implantation. La longueur de la semelle est donnée par : L=(n-1) l’+2 ф Sa largeur est donnée par : B=(N-1) l+2 ф Son épaisseur est donnée par : h≥0,5(l-a/2)+d avec un minimum de 0,80m. où : N : nombre de files de pieux n : nombre de pieux par file l : entraxe des files de pieux, l’ : entraxe des pieux d’une file a : la largeur de la nervure ou diamètre de la colonne ; d : enrobage des armatures inférieures de la semelle.

3- Fondations de piles Les dispositions et les éléments de prédimensionnement sont les mêmes que celles décrites pour les culées. Les passages sur la configuration du terrain (déblai, remblai exécuté avant ou après construction) sont, bien entendu, sans objet dans ce cas.

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